JP2022104085A - Wiring formation method and substrate processing apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of suppressing an increase in a resistance value of a metal wiring portion due to an oxide film formed by oxidation while etching a part of the metal wiring portion by oxidation.SOLUTION: A wiring formation method includes a carry-in step S1, an etching step S3, and a reduction step S6. In the carry-in step S1, a substrate on which a metal wiring portion is formed is carried into a chamber. In the etching step S3, oxidizing gas is supplied to the substrate to etch a part of the metal wiring portion. In the reduction step S6, reducing gas is supplied to the substrate to reduce an oxide film of the metal wiring portion formed by the etching step S3.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本願は、配線形成方法および基板処理装置に関する。 The present application relates to a wiring forming method and a substrate processing apparatus.

半導体デバイスの配線の微細化に伴って、配線とビアとの間のずれに起因した配線間の短絡が生じやすくなっている。つまり、ある第１配線の上に形成されたビアが水平方向にずれて、当該ビアの一部が、第１配線と第２配線との間の絶縁膜の上にも形成されると、第２配線と当該ビアとの間の距離が短くなり、当該ビアを介して第１配線と第２配線との間が短絡し得る。 With the miniaturization of wiring of semiconductor devices, short circuits between wirings due to displacement between wirings and vias are likely to occur. That is, when the via formed on a certain first wiring is displaced in the horizontal direction and a part of the via is also formed on the insulating film between the first wiring and the second wiring, the first The distance between the two wirings and the via is shortened, and the first wiring and the second wiring may be short-circuited via the via.

これを解決するための手法として、セルフアラインビアが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、絶縁膜に形成されたトレンチの各々の内部に配線となる金属膜（例えば銅配線）を形成し、その金属膜の上面をエッチングすることにより、各金属膜の上面を絶縁膜の上面よりも後退させる。これにより、金属膜の上面と絶縁膜の上面との間の距離を長くすることができる。 Self-aligned vias have been proposed as a method for solving this (for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a metal film (for example, copper wiring) to be wiring is formed inside each of the trenches formed in the insulating film, and the upper surface of the metal film is etched to cover the upper surface of each metal film with an insulating film. Retreat from the top surface of. As a result, the distance between the upper surface of the metal film and the upper surface of the insulating film can be increased.

これによれば、ビアが第１金属膜に対して水平方向にずれることにより、ビアの一部が第１金属膜と第２金属膜との間の絶縁膜の上面に形成されたとしても、第２金属膜の上面が絶縁膜の上面よりも後退しているので、当該ビアと第２金属膜との間の距離を確保することができる。よって、ビアを介した第１金属膜と第２金属膜との間の短絡を抑制できる。 According to this, even if a part of the via is formed on the upper surface of the insulating film between the first metal film and the second metal film by shifting the via in the horizontal direction with respect to the first metal film. Since the upper surface of the second metal film is recessed from the upper surface of the insulating film, the distance between the via and the second metal film can be secured. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the first metal film and the second metal film via the via.

特開２０１９－６１９７８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-61978

基板に形成される配線（以下、金属配線部と呼ぶ）は単一の金属膜で形成されたり、あるいは、複数の金属膜で形成される。このような金属配線部は、その製造工程において適宜にエッチングされて、その形状が整えられる。例えば特許文献１では、金属膜の上面がエッチングされる。 The wiring formed on the substrate (hereinafter referred to as a metal wiring portion) is formed of a single metal film or is formed of a plurality of metal films. Such a metal wiring portion is appropriately etched in the manufacturing process to adjust its shape. For example, in Patent Document 1, the upper surface of the metal film is etched.

このようなエッチングにおいて、金属配線部を酸化させてエッチングする場合がある。この場合、金属配線部には部分的に酸化膜が形成され得る。このような酸化膜は、金属配線部の抵抗値を増加させるので、好ましくない。 In such etching, the metal wiring portion may be oxidized and etched. In this case, an oxide film may be partially formed on the metal wiring portion. Such an oxide film is not preferable because it increases the resistance value of the metal wiring portion.

そこで、本願は、酸化により金属配線部の一部をエッチングしつつ、酸化によって形成された酸化膜による金属配線部の抵抗値の増加を抑制することができる技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present application is to provide a technique capable of suppressing an increase in the resistance value of a metal wiring portion due to an oxide film formed by oxidation while etching a part of the metal wiring portion by oxidation.

配線形成方法の第１の態様は、配線を形成する方法であって、金属配線部が形成された基板をチャンバ内に搬入する搬入工程と、前記基板に対して酸化性ガスを供給して、前記金属配線部の一部をエッチングするエッチング工程と、前記基板に対して還元性ガスを供給して、前記エッチング工程によって形成された前記金属配線部の酸化膜を還元する還元工程とを備える。 The first aspect of the wiring forming method is a method of forming wiring, wherein a substrate on which a metal wiring portion is formed is carried into a chamber, and an oxidizing gas is supplied to the substrate. It includes an etching step of etching a part of the metal wiring portion and a reduction step of supplying a reducing gas to the substrate to reduce the oxide film of the metal wiring portion formed by the etching step.

配線形成方法の第２の態様は、第１の態様にかかる配線形成方法であって、前記金属配線部は、前記基板の絶縁膜のトレンチ内に位置する配線本体と、前記配線本体と前記絶縁膜との間に設けられたバリア膜とを含み、前記エッチング工程において、前記バリア膜の一部を、前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記配線本体に形成された前記酸化膜を還元する。 The second aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to the first aspect, wherein the metal wiring portion includes a wiring main body located in a trench of an insulating film of the substrate, and the wiring main body and the insulation. Including a barrier film provided between the film and the barrier film, a part of the barrier film is etched as the part of the metal wiring portion in the etching step, and the wiring is made by the etching step in the reduction step. The oxide film formed on the main body is reduced.

配線形成方法の第３の態様は、第２の態様にかかる配線形成方法であって、前記エッチング工程において、前記バリア膜のうち前記配線本体の表面から突出した突起部分を、前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記配線本体の前記表面に形成された前記酸化膜を還元する。 The third aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to the second aspect, and in the etching step, the protruding portion of the barrier film protruding from the surface of the wiring body is formed on the metal wiring portion. Etching is performed as a part thereof, and in the reducing step, the oxide film formed on the surface of the wiring body by the etching step is reduced.

配線形成方法の第４の態様は、第２または第３の態様にかかる配線形成方法であって、前記バリア膜はルテニウムを含む。 The fourth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to the second or third aspect, and the barrier membrane contains ruthenium.

配線形成方法の第５の態様は、第２から第４のいずれか一つの態様にかかる配線形成方法であって、前記配線本体は、銅、モリブデン、コバルト、タングステン、白金およびインジウムの少なくともいずれか一つを含む。 A fifth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the second to fourth aspects, wherein the wiring body is at least one of copper, molybdenum, cobalt, tungsten, platinum and indium. Including one.

配線形成方法の第６の態様は、第１の態様にかかる配線形成方法であって、前記金属配線部は、金属膜を含み、前記エッチング工程において、前記酸化性ガスにより前記金属膜の一部を前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記金属膜に形成された前記酸化膜を前記還元性ガスにより還元する。 A sixth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to the first aspect, wherein the metal wiring portion includes a metal film, and a part of the metal film is formed by the oxidizing gas in the etching step. Is etched as the part of the metal wiring portion, and in the reduction step, the oxide film formed on the metal film by the etching step is reduced by the reducing gas.

配線形成方法の第７の態様は、第１から第６のいずれか第１つの態様にかかる配線形成方法であって、前記エッチング工程は、前記酸化性ガスと前記金属配線部との反応によって生成された生成ガスをガスセンサによって検出する検出工程と、前記ガスセンサの検出値に基づいて、前記エッチング工程を停止させるか否かを判断する判断工程とを含む。 The seventh aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to sixth aspects, and the etching step is generated by the reaction between the oxidizing gas and the metal wiring portion. It includes a detection step of detecting the generated gas by a gas sensor and a determination step of determining whether or not to stop the etching process based on the detection value of the gas sensor.

配線形成方法の第８の態様は、第１から第７のいずれか第１つの態様にかかる配線形成方法であって、前記エッチング工程と前記還元工程との間で実行され、不活性ガスを前記チャンバ内に供給して前記酸化性ガスを前記チャンバから排出させる酸化性ガス排気工程をさらに備える。 The eighth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to the seventh aspects, which is executed between the etching step and the reducing step, and the inert gas is used. Further provided is an oxidizing gas exhausting step of supplying the oxidizing gas into the chamber and discharging the oxidizing gas from the chamber.

配線形成方法の第９の態様は、第１から第８のいずれか一つの態様にかかる配線形成方法であって、前記エッチング工程において、前記酸化性ガスを供給する第１工程と、不活性ガスを供給する第２工程とを交互に繰り返す。 A ninth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to eighth aspects, wherein in the etching step, the first step of supplying the oxidizing gas and the inert gas. The second step of supplying the gas is alternately repeated.

配線形成方法の第１０の態様は、第１から第９のいずれか一つの態様にかかる配線形成方法であって、前記エッチング工程において、前記基板の温度が５０度以上かつ２００度以下となるように前記基板を加熱する。 The tenth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to ninth aspects, so that the temperature of the substrate is 50 degrees or more and 200 degrees or less in the etching step. The substrate is heated.

配線形成方法の第１１の態様は、第１から第１０のいずれか一つの態様にかかる配線形成方法であって、前記還元工程において、前記基板の温度が１００度以上かつ３００度以下となるように前記基板を加熱する。 The eleventh aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to tenth aspects, so that the temperature of the substrate is 100 degrees or more and 300 degrees or less in the reduction step. The substrate is heated.

配線形成方法の第１２の態様は、第１から第１１のいずれか一つの態様にかかる配線形成方法であって、前記還元工程の後に前記基板を冷却する冷却工程と、前記冷却工程の後に前記基板を前記チャンバから搬出する搬出工程とをさらに備える。 A twelfth aspect of the wiring forming method is the wiring forming method according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the substrate is cooled after the reduction step and the cooling step is followed by the cooling step. Further provided with a unloading step of unloading the substrate from the chamber.

基板処理装置の態様は、基板処理装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、金属配線部が形成された基板を保持する基板保持部と、前記チャンバ内の前記基板に対して酸化性ガスを供給して、前記金属配線部の一部をエッチングする酸化性ガス供給部と、前記基板に対して還元性ガスを供給して、前記酸化性ガスによって形成された前記金属配線部の酸化膜を還元する還元性ガス供給部とを備える。 A mode of the substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus, which oxidizes to a chamber, a substrate holding portion provided in the chamber and holding a substrate on which a metal wiring portion is formed, and the substrate in the chamber. An oxidizing gas supply unit that supplies sex gas and etches a part of the metal wiring unit, and a metal wiring unit that supplies reducing gas to the substrate and is formed by the oxidizing gas. It is provided with a reducing gas supply unit that reduces the oxide film.

配線形成方法の第１から第１２の態様および基板処理装置の態様によれば、エッチング工程で生じた金属配線部の酸化膜を還元するので、当該酸化膜を再び金属配線部として機能させることができる。よって、金属配線部の抵抗値を低減させることができる。 According to the first to twelfth aspects of the wiring forming method and the aspect of the substrate processing apparatus, the oxide film of the metal wiring portion generated in the etching step is reduced, so that the oxide film can be made to function as the metal wiring portion again. can. Therefore, the resistance value of the metal wiring portion can be reduced.

配線形成方法の第３の態様によれば、エッチング工程において、バリア膜の突起部分をエッチングにより除去する。よって、絶縁膜の上にビア部が形成された場合に、ビア部と金属配線部とをより低抵抗で形成することができる。 According to the third aspect of the wiring forming method, the protruding portion of the barrier membrane is removed by etching in the etching step. Therefore, when the via portion is formed on the insulating film, the via portion and the metal wiring portion can be formed with lower resistance.

配線形成方法の第４の態様によれば、酸化により４酸化ルテニウムガスが生成されるので、バリア膜のエッチングに資する。 According to the fourth aspect of the wiring forming method, ruthenium tetroxide gas is generated by oxidation, which contributes to etching of the barrier membrane.

配線形成方法の第６の態様によれば、金属膜の抵抗値を低減させることができる。 According to the sixth aspect of the wiring forming method, the resistance value of the metal film can be reduced.

配線形成方法の第７の態様によれば、金属配線部に対するエッチング量をより高い精度で制御することができる。 According to the seventh aspect of the wiring forming method, the etching amount for the metal wiring portion can be controlled with higher accuracy.

配線形成方法の第８の態様によれば、酸化性ガスの濃度を低下させてから還元性ガスを供給する。よって、還元性ガスと酸化性ガスとの反応を抑制でき、基板に作用する還元性ガスの量の低下を抑制または回避することができる。 According to the eighth aspect of the wiring forming method, the reducing gas is supplied after the concentration of the oxidizing gas is reduced. Therefore, the reaction between the reducing gas and the oxidizing gas can be suppressed, and the decrease in the amount of the reducing gas acting on the substrate can be suppressed or avoided.

配線形成方法の第９の態様によれば、第２工程において不活性ガスを供給することにより、酸化性ガスの濃度の不均一が生じる。よって、濃度拡散により、基板と反応した後の酸化性ガスが基板から速やかに離れる。続く第１工程において、再び新鮮な酸化性ガスが基板に供給されるので、古い酸化性ガスを新しい酸化性ガスに置換しやすく、新しい酸化性ガスが基板に作用しやすい。これにより、エッチングをより速やかに行うことができる。 According to the ninth aspect of the wiring forming method, the non-uniformity of the concentration of the oxidizing gas occurs by supplying the inert gas in the second step. Therefore, due to the concentration diffusion, the oxidizing gas after reacting with the substrate is rapidly separated from the substrate. In the subsequent first step, since the fresh oxidizing gas is supplied to the substrate again, it is easy to replace the old oxidizing gas with the new oxidizing gas, and the new oxidizing gas easily acts on the substrate. As a result, etching can be performed more quickly.

配線形成方法の第１０の態様によれば、より適切に金属配線部をエッチングできる。 According to the tenth aspect of the wiring forming method, the metal wiring portion can be etched more appropriately.

配線形成方法の第１１の態様によれば、より適切に酸化物を還元できる。 According to the eleventh aspect of the wiring forming method, the oxide can be reduced more appropriately.

配線形成方法の第１２の態様によれば、チャンバの外部における基板の自然酸化を抑制できる。 According to the twelfth aspect of the wiring forming method, the natural oxidation of the substrate outside the chamber can be suppressed.

第１の実施の形態にかかる基板処理装置の構成の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the substrate processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 基板の構成の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the structure of a substrate schematically. 制御部の内部構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the internal structure of a control part. 基板処理装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation of a substrate processing apparatus. エッチング工程後の基板の構成の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of a substrate after an etching process. 還元工程後の基板の構成の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of a substrate after a reduction process. 接続層が形成された基板の構成の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of the substrate on which the connection layer was formed. 比較例にかかる基板の構成の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the example of the structure of the substrate which concerns on the comparative example. 第２の実施の形態にかかる基板処理装置の構成の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the substrate processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 生成ガスの時間変化の一例を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time change of the generated gas schematically. エッチング工程の具体的な動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a specific operation of an etching process. エッチング工程の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of an etching process. 基板の構成の他の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the structure of a substrate schematically.

以下、添付の図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本開示の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法または数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the components described in this embodiment are merely examples, and the scope of the present disclosure is not intended to be limited to them. In the drawings, the dimensions or numbers of each part may be exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸または面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「Ａ，ＢおよびＣの少なくともいずれか一つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ，ＢおよびＣのうち任意の２つ、ならびに、Ａ，ＢおよびＣの全てを含む。 Expressions indicating relative or absolute positional relationships (for example, "in one direction", "along one direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric", "coaxial", etc.) are not specified. Not only the positional relationship is expressed exactly, but also the state of being displaced with respect to a relative angle or distance within the range where a tolerance or a similar function can be obtained. Expressions indicating equality (eg, "same", "equal", "homogeneous", etc.) not only represent quantitatively exactly equal states, but also provide tolerance or similar functionality, unless otherwise noted. It shall also represent the state in which there is a difference. Unless otherwise specified, the expression indicating a shape (for example, "square shape" or "cylindrical shape") not only expresses the shape strictly geometrically, but also, for example, to the extent that the same effect can be obtained. It shall also represent a shape having irregularities or chamfers. The expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components. The expression "at least one of A, B and C" includes A only, B only, C only, any two of A, B and C, and all of A, B and C.

＜第１の実施の形態＞
＜基板処理装置の概要＞
図１は、第１の実施の形態にかかる基板処理装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。この基板処理装置１００は、基板Ｗに配線を形成する際に用いられる。 <First Embodiment>
<Overview of board processing equipment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment. This substrate processing apparatus 100 is used when forming wiring on the substrate W.

図２は、基板処理装置１００に搬入される基板Ｗの構成の一例を概略的に示す断面図である。図２の基板Ｗは、基板処理装置１００による処理前の基板Ｗである。基板Ｗには、第１配線層９０が形成される。第１配線層９０は絶縁膜９１と金属配線部９２とを含む。絶縁膜９１は層間絶縁膜とも呼ばれ、金属配線部９２と周囲との間の絶縁を確保する。絶縁膜９１は例えば低誘電体膜（いわゆるＬｏｗ－ｋ膜）であってもよい。低誘電体膜のより具体的な一例として、酸化シリコンに炭素を添加したＳｉＯＣ膜を採用することができる。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the substrate W carried into the substrate processing apparatus 100. The substrate W in FIG. 2 is the substrate W before processing by the substrate processing apparatus 100. The first wiring layer 90 is formed on the substrate W. The first wiring layer 90 includes an insulating film 91 and a metal wiring portion 92. The insulating film 91 is also called an interlayer insulating film, and secures insulation between the metal wiring portion 92 and the surroundings. The insulating film 91 may be, for example, a low dielectric film (so-called Low-k film). As a more specific example of the low-dielectric film, a SiOC film in which carbon is added to silicon oxide can be adopted.

図２の例では、絶縁膜９１の上面にはトレンチ９１ａが形成されている。トレンチ９１ａは、絶縁膜９１の上面に形成された溝である。図２の例では、複数のトレンチ９１ａが互いに間隔を空けて配列されている。トレンチ９１ａのピッチは例えば２０ｎｍ以上かつ４０ｎｍ以下程度である。 In the example of FIG. 2, a trench 91a is formed on the upper surface of the insulating film 91. The trench 91a is a groove formed on the upper surface of the insulating film 91. In the example of FIG. 2, a plurality of trenches 91a are arranged at intervals from each other. The pitch of the trench 91a is, for example, about 20 nm or more and 40 nm or less.

各トレンチ９１ａには、金属配線部９２が埋設されている。図２の例では、金属配線部９２は配線本体９３とバリア膜９４とを含んでいる。配線本体９３は金属材料によって形成される。当該金属材料としては、酸化により酸化膜を形成する材料が採用される。より具体的には、当該金属材料として、例えば銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）およびインジウム（Ｉｒ）の少なくともいずれか一つを採用することができる。 A metal wiring portion 92 is embedded in each trench 91a. In the example of FIG. 2, the metal wiring portion 92 includes a wiring main body 93 and a barrier membrane 94. The wiring body 93 is made of a metal material. As the metal material, a material that forms an oxide film by oxidation is adopted. More specifically, as the metal material, for example, at least one of copper (Cu), molybdenum (Mo), cobalt (Co), tungsten (W), platinum (Pt) and indium (Ir) is adopted. be able to.

配線本体９３はトレンチ９１ａ内に位置する。バリア膜９４は配線本体９３と絶縁膜９１との間に設けられ、絶縁膜９１への配線本体９３の拡散を抑制する。バリア膜９４はトレンチ９１ａ内において絶縁膜９１の表面に密着しつつ、配線本体９３にも密着する。バリア膜９４の材料は配線本体９３の材料と異なっており、バリア膜９４の材料としては、絶縁膜９１への配線本体９３の拡散を抑制できる金属材料が採用される。また、バリア膜９４の金属材料としては、酸化によりエッチングされる材料が採用される。より具体的には、当該金属材料として、例えばルテニウム（Ｒｕ）を採用することができる。バリア膜９４はバリアメタルとも呼ばれ得る。 The wiring body 93 is located in the trench 91a. The barrier film 94 is provided between the wiring main body 93 and the insulating film 91, and suppresses the diffusion of the wiring main body 93 to the insulating film 91. The barrier film 94 adheres to the surface of the insulating film 91 in the trench 91a, and also adheres to the wiring body 93. The material of the barrier film 94 is different from the material of the wiring main body 93, and as the material of the barrier film 94, a metal material capable of suppressing the diffusion of the wiring main body 93 to the insulating film 91 is adopted. Further, as the metal material of the barrier membrane 94, a material that is etched by oxidation is adopted. More specifically, for example, ruthenium (Ru) can be adopted as the metal material. The barrier membrane 94 may also be called a barrier metal.

バリア膜９４はトレンチ９１ａの側面および底面に沿って形成されている。よって、バリア膜９４はトレンチ９１ａの形状と同様の形状を有しており、凹形状を有している。配線本体９３はバリア膜９４の凹み部分に埋設される。 The barrier membrane 94 is formed along the side surface and the bottom surface of the trench 91a. Therefore, the barrier membrane 94 has a shape similar to the shape of the trench 91a, and has a concave shape. The wiring body 93 is embedded in the recessed portion of the barrier membrane 94.

バリア膜９４の厚みは例えば数ｎｍ（例えば２ｎｍ）程度以下である。バリア膜９４は非常に薄いので、金属配線部９２の主成分は配線本体９３となる。よって、配線本体９３の材料としては、バリア膜９４の比抵抗値よりも小さい比抵抗値を有する材料を採用するとよい。これにより、金属配線部９２の抵抗値を小さくすることができる。例えば銅の比抵抗値は非常に小さいので、配線本体９３の材料として比抵抗値の小さい銅を採用すれば、金属配線部９２の抵抗値を低減させることができる。配線本体９３はプラグとも呼ばれ得る。 The thickness of the barrier membrane 94 is, for example, about several nm (for example, 2 nm) or less. Since the barrier membrane 94 is very thin, the main component of the metal wiring portion 92 is the wiring main body 93. Therefore, as the material of the wiring main body 93, it is preferable to use a material having a specific resistance value smaller than the specific resistance value of the barrier membrane 94. As a result, the resistance value of the metal wiring portion 92 can be reduced. For example, since the specific resistance value of copper is very small, if copper having a small specific resistance value is used as the material of the wiring main body 93, the resistance value of the metal wiring portion 92 can be reduced. The wiring body 93 may also be called a plug.

図２の例では、配線本体９３の上面は絶縁膜９１の上面よりも後退している。言い換えれば、絶縁膜９１のうちトレンチ９１ａの相互間の部分は配線本体９３よりも上方に突出している。 In the example of FIG. 2, the upper surface of the wiring main body 93 is recessed from the upper surface of the insulating film 91. In other words, the portion of the insulating film 91 between the trenches 91a projects upward from the wiring main body 93.

一方で、バリア膜９４の上端は絶縁膜９１の上面とほぼ面一となっている。以下では、バリア膜９４のうち、配線本体９３の上面よりも上方に突出している部分を、突起部分９４１と呼ぶ。バリア膜９４の断面は略Ｕ字形状を有しているので、その両側の部分が突起部分９４１として配線本体９３よりも上方に突出する。 On the other hand, the upper end of the barrier film 94 is substantially flush with the upper surface of the insulating film 91. Hereinafter, the portion of the barrier membrane 94 that protrudes upward from the upper surface of the wiring main body 93 is referred to as a protrusion portion 941. Since the cross section of the barrier membrane 94 has a substantially U-shape, both side portions thereof protrude upward from the wiring main body 93 as protruding portions 941.

ここでは、基板処理装置１００は、バリア膜９４の突起部分９４１をエッチングする。図１を参照して、基板処理装置１００はチャンバ１と基板保持部２とガス供給部３と制御部１０とを含んでいる。 Here, the substrate processing apparatus 100 etches the protruding portion 941 of the barrier membrane 94. With reference to FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 includes a chamber 1, a substrate holding unit 2, a gas supply unit 3, and a control unit 10.

チャンバ１は箱形の中空形状を有している。チャンバ１の内部空間は、基板Ｗに対する処理を行う処理空間に相当する。 Chamber 1 has a box-shaped hollow shape. The internal space of the chamber 1 corresponds to a processing space for processing the substrate W.

図１に例示するように、基板処理装置１００には、吸引部７が設けられてもよい。吸引部７はチャンバ１内のガスを吸引して外部に排出することにより、チャンバ１内の圧力を低下させる。吸引部７は、チャンバ１内の圧力が処理に適した圧力範囲内となるように、チャンバ１内の圧力を調整する。 As illustrated in FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 may be provided with a suction unit 7. The suction unit 7 sucks the gas in the chamber 1 and discharges it to the outside to reduce the pressure in the chamber 1. The suction unit 7 adjusts the pressure in the chamber 1 so that the pressure in the chamber 1 is within the pressure range suitable for processing.

基板保持部２はチャンバ１内に設けられており、基板Ｗを例えば水平姿勢で保持する。ここでいう水平姿勢とは、基板Ｗの厚み方向が鉛直方向に沿う姿勢である。基板保持部２によって保持された基板Ｗの上面には絶縁膜９１および金属配線部９２が形成されているので、絶縁膜９１および金属配線部９２はチャンバ１内において露出する。 The substrate holding portion 2 is provided in the chamber 1 and holds the substrate W in, for example, a horizontal posture. The horizontal posture referred to here is a posture in which the thickness direction of the substrate W is along the vertical direction. Since the insulating film 91 and the metal wiring portion 92 are formed on the upper surface of the substrate W held by the substrate holding portion 2, the insulating film 91 and the metal wiring portion 92 are exposed in the chamber 1.

図１の例では、基板処理装置１００はヒータ２２をさらに含んでいる。ヒータ２２はチャンバ１内に設けられており、基板保持部２によって保持された基板Ｗを加熱する。ヒータ２２は基板Ｗの温度が処理に適した温度範囲内となるように、基板Ｗを加熱する。 In the example of FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 further includes a heater 22. The heater 22 is provided in the chamber 1 and heats the substrate W held by the substrate holding portion 2. The heater 22 heats the substrate W so that the temperature of the substrate W is within a temperature range suitable for processing.

ガス供給部３はチャンバ１内に種々のガスを供給する。図１に示すように、ガス供給部３は酸化性ガス供給部４と還元性ガス供給部５とを含む。酸化性ガス供給部４はチャンバ１内の基板Ｗに酸化性ガスを供給する。酸化性ガスは、例えば酸素を含むガスであり、より具体的な一例としてオゾンガスである。酸化性ガスが基板Ｗの上面に作用することで、バリア膜９４の突起部分９４１がエッチングされる。言い換えれば、バリア膜９４は、酸化によってエッチングされる材料によって形成される。例えばバリア膜９４がルテニウムである場合、オゾン等の酸化性ガスとルテニウムとの反応により、４酸化ルテニウム（ＲｕＯ４）ガスが生成されて、突起部分９４１がエッチングされる。 The gas supply unit 3 supplies various gases into the chamber 1. As shown in FIG. 1, the gas supply unit 3 includes an oxidizing gas supply unit 4 and a reducing gas supply unit 5. The oxidizing gas supply unit 4 supplies the oxidizing gas to the substrate W in the chamber 1. The oxidizing gas is, for example, a gas containing oxygen, and a more specific example is ozone gas. When the oxidizing gas acts on the upper surface of the substrate W, the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 is etched. In other words, the barrier membrane 94 is formed of a material that is etched by oxidation. For example, when the barrier film 94 is ruthenium, the reaction between an oxidizing gas such as ozone and ruthenium produces ruthenium tetroxide (RuO 4 ) gas, and the protrusion 941 is etched.

一方で、酸化性ガスが基板Ｗの上面に作用することで、配線本体９３には酸化膜が形成される。言い換えれば、配線本体９３は、酸化によって酸化膜を形成する材料によって形成される。例えば配線本体９３が銅である場合、その上面には酸化銅の薄膜が形成される。これにより、配線本体９３の断面積が小さくなり、配線本体９３の抵抗値が大きくなる。 On the other hand, the oxidizing gas acts on the upper surface of the substrate W to form an oxide film on the wiring body 93. In other words, the wiring body 93 is formed of a material that forms an oxide film by oxidation. For example, when the wiring body 93 is made of copper, a thin film of copper oxide is formed on the upper surface thereof. As a result, the cross-sectional area of the wiring main body 93 becomes small, and the resistance value of the wiring main body 93 becomes large.

そこで、還元性ガス供給部５はチャンバ１内の基板Ｗに還元性ガスを供給する。還元性ガスは例えば水素を含むガスであり、より具体的な一例として、水素ガスである。還元性ガス供給部５は水素ガスとともにキャリアガスを供給してもよい。キャリアガスは、例えば窒素等の不活性ガスである。水素ガスおよび不活性ガスの混合ガスとして、フォーミングガスを採用することができる。フォーミングガスにおいて、水素ガスの割合は例えば３％から４％程度である。還元性ガスが基板Ｗの上面に作用することで、配線本体９３に形成された酸化膜が還元されて、配線本体９３の一部に戻る。これにより、酸化膜による配線本体９３の断面積の低下を抑制または回避することができ、配線本体９３の抵抗値の増加を抑制または回避することができる。 Therefore, the reducing gas supply unit 5 supplies the reducing gas to the substrate W in the chamber 1. The reducing gas is, for example, a gas containing hydrogen, and as a more specific example, hydrogen gas. The reducing gas supply unit 5 may supply the carrier gas together with the hydrogen gas. The carrier gas is an inert gas such as nitrogen. A forming gas can be adopted as the mixed gas of the hydrogen gas and the inert gas. In the forming gas, the ratio of hydrogen gas is, for example, about 3% to 4%. When the reducing gas acts on the upper surface of the substrate W, the oxide film formed on the wiring body 93 is reduced and returns to a part of the wiring body 93. As a result, it is possible to suppress or avoid a decrease in the cross-sectional area of the wiring main body 93 due to the oxide film, and it is possible to suppress or avoid an increase in the resistance value of the wiring main body 93.

以上のように、基板処理装置１００によれば、酸化性ガスの供給により、バリア膜９４の突起部分９４１をエッチングすることができる。その一方で、この酸化性ガスの供給により、配線本体９３の表面に酸化膜が形成される。しかるに、その後の還元性ガスの供給により、配線本体９３の酸化膜を還元することができる。よって、当該酸化膜を配線本体９３の一部に復元することができる。つまり、当該酸化膜を再び配線本体９３として機能させることができる。したがって、金属配線部９２の抵抗値の増加を抑制または回避することができる。 As described above, according to the substrate processing apparatus 100, the protrusion 941 of the barrier membrane 94 can be etched by supplying the oxidizing gas. On the other hand, the supply of this oxidizing gas forms an oxide film on the surface of the wiring main body 93. However, the oxide film of the wiring main body 93 can be reduced by the subsequent supply of the reducing gas. Therefore, the oxide film can be restored to a part of the wiring main body 93. That is, the oxide film can be made to function as the wiring main body 93 again. Therefore, it is possible to suppress or avoid an increase in the resistance value of the metal wiring portion 92.

次に、基板処理装置１００の各構成の具体的な一例および基板処理装置１００の動作の具体的な一例について詳述する。 Next, a specific example of each configuration of the substrate processing apparatus 100 and a specific example of the operation of the substrate processing apparatus 100 will be described in detail.

＜基板保持部＞
図１の例では、基板保持部２は載置台２１を含んでいる。基板Ｗは水平姿勢で載置台２１の上に載置される。基板Ｗの上面（具体的には絶縁膜９１の上面および金属配線部９２の上面）は、基板Ｗが載置台２１によって載置された状態で、チャンバ１内で露出する。 <Board holding part>
In the example of FIG. 1, the substrate holding portion 2 includes a mounting table 21. The substrate W is placed on the mounting table 21 in a horizontal posture. The upper surface of the substrate W (specifically, the upper surface of the insulating film 91 and the upper surface of the metal wiring portion 92) is exposed in the chamber 1 with the substrate W mounted by the mounting table 21.

＜ヒータ＞
ヒータ２２は制御部１０によって制御され、チャンバ１内の基板Ｗを加熱する。図１の例では、ヒータ２２は、基板保持部２によって保持された基板Ｗよりも鉛直下方に設けられている。図１の例では、ヒータ２２は載置台２１に内蔵されている。ヒータ２２は例えば電熱線を含む電気抵抗式のヒータであってもよく、あるいは、加熱用の光を照射する光源を含む光学式のヒータであってもよい。 <Heater>
The heater 22 is controlled by the control unit 10 to heat the substrate W in the chamber 1. In the example of FIG. 1, the heater 22 is provided vertically below the substrate W held by the substrate holding portion 2. In the example of FIG. 1, the heater 22 is built in the mounting table 21. The heater 22 may be, for example, an electric resistance type heater including a heating wire, or an optical type heater including a light source for irradiating light for heating.

＜吸引部＞
吸引部７はチャンバ１内のガスを吸引する。図１の例では、吸引部７は吸引管７１と吸引機構７２とを含んでいる。吸引管７１の上流端はチャンバ１に接続される。図１の例では、吸引管７１は分岐管７１１，７１２と合流管７１３とを含む。分岐管７１１の上流端および分岐管７１２の上流端は、基板保持部２によって保持された基板Ｗよりも鉛直下方において、チャンバ１に接続される。図１の例では、分岐管７１１の上流端および分岐管７１２の上流端は、基板保持部２に対して互いに反対側において、チャンバ１の底部に接続されている。 <Suction part>
The suction unit 7 sucks the gas in the chamber 1. In the example of FIG. 1, the suction unit 7 includes a suction tube 71 and a suction mechanism 72. The upstream end of the suction tube 71 is connected to the chamber 1. In the example of FIG. 1, the suction pipe 71 includes a branch pipe 711,712 and a confluence pipe 713. The upstream end of the branch pipe 711 and the upstream end of the branch pipe 712 are connected to the chamber 1 vertically below the substrate W held by the substrate holding portion 2. In the example of FIG. 1, the upstream end of the branch pipe 711 and the upstream end of the branch pipe 712 are connected to the bottom of the chamber 1 on opposite sides to the substrate holding portion 2.

分岐管７１１の下流端および分岐管７１２の下流端は合流管７１３の上流端に共通に接続されており、合流管７１３の下流端は吸引機構７２に接続される。吸引機構７２は例えばポンプである。吸引機構７２は制御部１０によって制御され、吸引管７１を通じてチャンバ１内のガスを吸引する。 The downstream end of the branch pipe 711 and the downstream end of the branch pipe 712 are commonly connected to the upstream end of the merging pipe 713, and the downstream end of the merging pipe 713 is connected to the suction mechanism 72. The suction mechanism 72 is, for example, a pump. The suction mechanism 72 is controlled by the control unit 10 and sucks the gas in the chamber 1 through the suction pipe 71.

＜ガス供給部＞
ガス供給部３は供給管３１を含んでいる。供給管３１の下流端はチャンバ１に接続される。図１の例では、供給管３１の下流端はチャンバ１の天井部に接続されており、鉛直方向において、基板保持部２に保持された基板Ｗと対向する。供給管３１の下流端はチャンバ１内にガスを供給するための給気口として機能する。図１の例では、供給管３１の給気口からチャンバ１内に種々のガスが供給され、各ガスが基板Ｗの上面に向かって流れる。 <Gas supply unit>
The gas supply unit 3 includes a supply pipe 31. The downstream end of the supply pipe 31 is connected to chamber 1. In the example of FIG. 1, the downstream end of the supply pipe 31 is connected to the ceiling portion of the chamber 1 and faces the substrate W held by the substrate holding portion 2 in the vertical direction. The downstream end of the supply pipe 31 functions as an air supply port for supplying gas into the chamber 1. In the example of FIG. 1, various gases are supplied into the chamber 1 from the air supply port of the supply pipe 31, and each gas flows toward the upper surface of the substrate W.

図１の例では、酸化性ガス供給部４は供給管３１を通じてチャンバ１内に酸化性ガスを供給する。例えば酸化性ガス供給部４は供給管４１とバルブ４２と流量調整部４３とを含んでいる。供給管４１の下流端は供給管３１に接続されており、供給管４１の上流端は酸化性ガス供給源４４に接続されている。酸化性ガス供給源４４は酸化性ガスを供給管４１の下流端に供給する。 In the example of FIG. 1, the oxidizing gas supply unit 4 supplies the oxidizing gas into the chamber 1 through the supply pipe 31. For example, the oxidizing gas supply unit 4 includes a supply pipe 41, a valve 42, and a flow rate adjusting unit 43. The downstream end of the supply pipe 41 is connected to the supply pipe 31, and the upstream end of the supply pipe 41 is connected to the oxidizing gas supply source 44. The oxidizing gas supply source 44 supplies the oxidizing gas to the downstream end of the supply pipe 41.

バルブ４２は供給管４１に介装される。バルブ４２は制御部１０によって制御され、バルブ４２が開くことにより、酸化性ガス供給源４４から供給管４１および供給管３１を通じて酸化性ガスがチャンバ１内に供給される。バルブ４２が閉じることにより、酸化性ガスの供給が停止する。 The valve 42 is interposed in the supply pipe 41. The valve 42 is controlled by the control unit 10, and when the valve 42 is opened, the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply source 44 into the chamber 1 through the supply pipe 41 and the supply pipe 31. When the valve 42 closes, the supply of oxidizing gas is stopped.

流量調整部４３は供給管４１に介装される。流量調整部４３は制御部１０によって制御され、供給管４１を流れる酸化性ガスの流量を調整する。流量調整部４３は例えばマスフローコントローラである。 The flow rate adjusting unit 43 is interposed in the supply pipe 41. The flow rate adjusting unit 43 is controlled by the control unit 10 to adjust the flow rate of the oxidizing gas flowing through the supply pipe 41. The flow rate adjusting unit 43 is, for example, a mass flow controller.

図１の例では、還元性ガス供給部５は供給管３１を通じてチャンバ１内に還元性ガスを供給する。例えば還元性ガス供給部５は供給管５１とバルブ５２と流量調整部５３とを含んでいる。供給管５１の下流端は供給管３１に接続されており、供給管５１の上流端は還元性ガス供給源５４に接続されている。還元性ガス供給源５４は還元性ガスを供給管５１の下流端に供給する。 In the example of FIG. 1, the reducing gas supply unit 5 supplies the reducing gas into the chamber 1 through the supply pipe 31. For example, the reducing gas supply unit 5 includes a supply pipe 51, a valve 52, and a flow rate adjusting unit 53. The downstream end of the supply pipe 51 is connected to the supply pipe 31, and the upstream end of the supply pipe 51 is connected to the reducing gas supply source 54. The reducing gas supply source 54 supplies the reducing gas to the downstream end of the supply pipe 51.

バルブ５２は供給管５１に介装される。バルブ５２は制御部１０によって制御され、バルブ５２が開くことにより、還元性ガス供給源５４から供給管５１および供給管３１を通じて還元性ガスがチャンバ１内に供給される。バルブ５２が閉じることにより、還元性ガスの供給が停止する。 The valve 52 is interposed in the supply pipe 51. The valve 52 is controlled by the control unit 10, and when the valve 52 is opened, the reducing gas is supplied from the reducing gas supply source 54 into the chamber 1 through the supply pipe 51 and the supply pipe 31. When the valve 52 closes, the supply of the reducing gas is stopped.

流量調整部５３は供給管５１に介装される。流量調整部５３は制御部１０によって制御され、供給管５１を流れる還元性ガスの流量を調整する。流量調整部５３は例えばマスフローコントローラである。 The flow rate adjusting unit 53 is interposed in the supply pipe 51. The flow rate adjusting unit 53 is controlled by the control unit 10 to adjust the flow rate of the reducing gas flowing through the supply pipe 51. The flow rate adjusting unit 53 is, for example, a mass flow controller.

図１の例では、ガス供給部３は不活性ガス供給部６をさらに含んでいる。不活性ガス供給部６はチャンバ１内に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、例えば、アルゴン等の希ガスおよび窒素ガスの少なくともいずれかを含む。 In the example of FIG. 1, the gas supply unit 3 further includes the inert gas supply unit 6. The inert gas supply unit 6 supplies the inert gas into the chamber 1. The inert gas contains, for example, at least one of a rare gas such as argon and a nitrogen gas.

図１の例では、不活性ガス供給部６は供給管３１を通じてチャンバ１内に不活性ガスを供給する。例えば不活性ガス供給部６は供給管６１とバルブ６２と流量調整部６３とを含んでいる。供給管６１の下流端は供給管３１に接続されており、供給管６１の上流端は不活性ガス供給源６４に接続されている。不活性ガス供給源６４は不活性ガスを供給管６１の下流端に供給する。 In the example of FIG. 1, the inert gas supply unit 6 supplies the inert gas into the chamber 1 through the supply pipe 31. For example, the inert gas supply unit 6 includes a supply pipe 61, a valve 62, and a flow rate adjusting unit 63. The downstream end of the supply pipe 61 is connected to the supply pipe 31, and the upstream end of the supply pipe 61 is connected to the inert gas supply source 64. The inert gas supply source 64 supplies the inert gas to the downstream end of the supply pipe 61.

バルブ６２は供給管６１に介装される。バルブ６２は制御部１０によって制御され、バルブ６２が開くことにより、不活性ガス供給源６４から供給管６１および供給管３１を通じて不活性ガスがチャンバ１内に供給される。バルブ６２が閉じることにより、不活性ガスの供給が停止する。 The valve 62 is interposed in the supply pipe 61. The valve 62 is controlled by the control unit 10, and when the valve 62 is opened, the inert gas is supplied from the inert gas supply source 64 into the chamber 1 through the supply pipe 61 and the supply pipe 31. When the valve 62 closes, the supply of the inert gas is stopped.

流量調整部６３は供給管６１に介装される。流量調整部６３は制御部１０によって制御され、供給管６１を流れる不活性ガスの流量を調整する。流量調整部６３は例えばマスフローコントローラである。 The flow rate adjusting unit 63 is interposed in the supply pipe 61. The flow rate adjusting unit 63 is controlled by the control unit 10 to adjust the flow rate of the inert gas flowing through the supply pipe 61. The flow rate adjusting unit 63 is, for example, a mass flow controller.

＜制御部＞
図３は、制御部１０の構成の一例を概略的に示すブロック図である。制御部１０は電子回路機器であって、例えばデータ処理装置１０１および記憶媒体１０２を有していてもよい。データ処理装置１０１は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶媒体１０２は非一時的な記憶媒体１０２１（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）またはハードディスク）および一時的な記憶媒体１０２２（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））を有していてもよい。非一時的な記憶媒体１０２１には、例えば制御部１０が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。データ処理装置１０１がこのプログラムを実行することにより、制御部１０が、プログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部１０が実行する処理の一部または全部が、論理回路などのハードウェア回路によって実行されてもよい。 <Control unit>
FIG. 3 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the control unit 10. The control unit 10 is an electronic circuit device, and may include, for example, a data processing device 101 and a storage medium 102. The data processing device 101 may be, for example, an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processor Unit). The storage medium 102 may have a non-temporary storage medium 1021 (eg ROM (Read Only Memory) or hard disk) and a temporary storage medium 1022 (eg RAM (Random Access Memory)). The non-temporary storage medium 1021 may store, for example, a program that defines the processing executed by the control unit 10. When the data processing device 101 executes this program, the control unit 10 can execute the processing specified in the program. Of course, a part or all of the processing executed by the control unit 10 may be executed by a hardware circuit such as a logic circuit.

＜基板処理装置の動作＞
次に基板処理装置１００の動作の一例について説明する。図４は、基板処理装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。言い換えれば、図４は、配線形成方法の一例を示すフローチャートである。 <Operation of board processing device>
Next, an example of the operation of the substrate processing apparatus 100 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the substrate processing apparatus 100. In other words, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the wiring forming method.

まず、不図示の搬送装置によって基板Ｗがチャンバ１内に搬送される（ステップＳ１：搬入工程）。これにより、基板保持部２の載置台２１に基板Ｗが載置される。この基板Ｗの上面には、絶縁膜９１および金属配線部９２が形成されている。 First, the substrate W is conveyed into the chamber 1 by a transfer device (not shown) (step S1: carry-in step). As a result, the substrate W is mounted on the mounting table 21 of the substrate holding portion 2. An insulating film 91 and a metal wiring portion 92 are formed on the upper surface of the substrate W.

次に、吸引部７がチャンバ１内のガスを吸引し、ヒータ２２が基板Ｗを加熱する（ステップＳ２：減圧加熱工程）。具体的には、制御部１０は吸引機構７２に吸引動作を行わせ、ヒータ２２に加熱動作を行わせる。 Next, the suction unit 7 sucks the gas in the chamber 1, and the heater 22 heats the substrate W (step S2: decompression heating step). Specifically, the control unit 10 causes the suction mechanism 72 to perform a suction operation, and causes the heater 22 to perform a heating operation.

吸引機構７２が吸引動作を行うことにより、チャンバ１内のガスが吸引管７１を通じて吸引機構７２に吸引され、チャンバ１内の圧力が低下する。吸引部７はチャンバ１内の圧力が処理に適した所定のプロセス圧力となるように圧力を調整する。所定のプロセス圧力は例えば４００Ｔｏｒｒ以上かつ７６０Ｔｏｒｒ以下である。なお、７６０Ｔｏｒｒは標準大気圧を示す。つまり、吸引部７は必ずしも設けられる必要はなく、チャンバ１内の減圧は必須工程ではない。 When the suction mechanism 72 performs the suction operation, the gas in the chamber 1 is sucked into the suction mechanism 72 through the suction pipe 71, and the pressure in the chamber 1 is reduced. The suction unit 7 adjusts the pressure so that the pressure in the chamber 1 becomes a predetermined process pressure suitable for processing. The predetermined process pressure is, for example, 400 Torr or more and 760 Torr or less. In addition, 760Torr indicates standard atmospheric pressure. That is, the suction unit 7 does not necessarily have to be provided, and decompression in the chamber 1 is not an essential step.

チャンバ１内を減圧する場合には、基板処理装置１００には、チャンバ１内の圧力を測定する圧力センサが設けられてもよく、この場合、制御部１０は圧力センサの検出値に基づいて吸引機構７２を制御してもよい。吸引部７は処理が終了するまで、チャンバ１内の圧力を調整する。 When depressurizing the inside of the chamber 1, the substrate processing apparatus 100 may be provided with a pressure sensor for measuring the pressure in the chamber 1. In this case, the control unit 10 sucks based on the detection value of the pressure sensor. The mechanism 72 may be controlled. The suction unit 7 adjusts the pressure in the chamber 1 until the processing is completed.

ヒータ２２が加熱動作を行うことにより、基板Ｗの温度が上昇する。ヒータ２２は、基板Ｗの温度が金属配線部９２のエッチングに適した第１所定温度となるように、基板Ｗの温度を調整する。第１所定温度は例えば５０℃以上かつ２００℃以下である。基板処理装置１００には、基板Ｗの温度を検出する温度センサが設けられてもよく、この場合、制御部１０は温度センサの検出値に基づいてヒータ２２を制御してもよい。ヒータ２２は処理が終了するまで、基板Ｗの温度を調整する。 When the heater 22 performs the heating operation, the temperature of the substrate W rises. The heater 22 adjusts the temperature of the substrate W so that the temperature of the substrate W becomes a first predetermined temperature suitable for etching the metal wiring portion 92. The first predetermined temperature is, for example, 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The substrate processing apparatus 100 may be provided with a temperature sensor that detects the temperature of the substrate W. In this case, the control unit 10 may control the heater 22 based on the detection value of the temperature sensor. The heater 22 adjusts the temperature of the substrate W until the processing is completed.

次に、酸化性ガス供給部４が酸化性ガスをチャンバ１内に供給する（ステップＳ３：エッチング工程）。具体的には、制御部１０がバルブ４２を開く。これにより、酸化性ガスが酸化性ガス供給源４４から供給管４１および供給管３１を通じてチャンバ１内に供給され、チャンバ１内を基板Ｗに向かって流れる。ここでは、酸化性ガスはオゾンガスである。 Next, the oxidizing gas supply unit 4 supplies the oxidizing gas into the chamber 1 (step S3: etching step). Specifically, the control unit 10 opens the valve 42. As a result, the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply source 44 into the chamber 1 through the supply pipe 41 and the supply pipe 31, and flows in the chamber 1 toward the substrate W. Here, the oxidizing gas is ozone gas.

酸化性ガスが基板Ｗの上面に作用することにより、バリア膜９４が酸化してエッチングされる。具体的には、バリア膜９４の突起部分９４１がエッチングされる。バリア膜９４がルテニウムによって形成される場合には、バリア膜９４の突起部分９４１がオゾンガスと反応して、４酸化ルテニウムガスを生成することで、突起部分９４１がエッチングされる。より具体的には、チャンバ１内のオゾンガスが、高温の基板Ｗ上で酸素原子と酸素分子とに分解し、酸素原子がルテニウムと反応して、一酸化ルテニウム（ＲｕＯ）を生成し、一酸化ルテニウムがオゾンと反応して４酸化ルテニウムガスを生成する。 When the oxidizing gas acts on the upper surface of the substrate W, the barrier membrane 94 is oxidized and etched. Specifically, the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 is etched. When the barrier membrane 94 is formed of ruthenium, the protrusion 941 of the barrier membrane 94 reacts with ozone gas to generate ruthenium tetroxide gas, whereby the protrusion 941 is etched. More specifically, the ozone gas in the chamber 1 decomposes into oxygen atoms and oxygen molecules on the high temperature substrate W, and the oxygen atoms react with ruthenium to generate rutenium monoxide (RuO), which is monoxide. Luthenium reacts with ozone to produce ruthenium tetraoxide gas.

ステップＳ３においては、基板Ｗの温度はエッチングに適した温度（５０℃以上かつ２００℃以下）となるように、ヒータ２２が基板Ｗを加熱するので、金属配線部９２がより適切にエッチングされる。 In step S3, since the heater 22 heats the substrate W so that the temperature of the substrate W becomes a temperature suitable for etching (50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower), the metal wiring portion 92 is etched more appropriately. ..

その一方で、酸化性ガスが基板Ｗの上面に作用することにより、配線本体９３の上面に酸化膜が形成される。配線本体９３が銅によって形成される場合には、配線本体９３の上面に酸化銅の薄膜が形成される。 On the other hand, the oxidizing gas acts on the upper surface of the substrate W to form an oxide film on the upper surface of the wiring main body 93. When the wiring body 93 is made of copper, a thin film of copper oxide is formed on the upper surface of the wiring body 93.

図５は、ステップＳ３の後の基板Ｗの構成の一例を概略的に示す断面図である。図５に例示するように、ステップＳ３により、バリア膜９４の突起部分９４１が酸化性ガスにより除去される一方で、配線本体９３の上面には酸化膜９３１が形成される。 FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the substrate W after step S3. As illustrated in FIG. 5, by step S3, the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 is removed by the oxidizing gas, while the oxide film 931 is formed on the upper surface of the wiring main body 93.

突起部分９４１が十分に除去されると、酸化性ガス供給部４は酸化性ガスの供給を停止する（ステップＳ４：エッチング停止工程）。つまり、バリア膜９４の上端が配線本体９３の上面（ここでは、酸化膜９３１の上面）とほぼ面一となったときに、エッチングが停止する。具体的な一例として、制御部１０は、酸化性ガスの供給開始からの経過時間が所定時間以上となったか否かを判断し、経過時間が所定時間以上となったときに、バルブ４２を閉じる。所定時間は、突起部分９４１の除去に要する時間であって、例えば実験またはシミュレーションにより予め設定される。 When the protruding portion 941 is sufficiently removed, the oxidizing gas supply unit 4 stops the supply of the oxidizing gas (step S4: etching stop step). That is, when the upper end of the barrier film 94 is substantially flush with the upper surface of the wiring main body 93 (here, the upper surface of the oxide film 931), the etching is stopped. As a specific example, the control unit 10 determines whether or not the elapsed time from the start of supply of the oxidizing gas has exceeded the predetermined time, and closes the valve 42 when the elapsed time exceeds the predetermined time. .. The predetermined time is the time required for removing the protrusion portion 941, and is set in advance by, for example, an experiment or a simulation.

次に、酸化性ガスをチャンバ１から排出する（ステップＳ５：酸化性ガス排気工程）。例えば、不活性ガス供給部６は不活性ガスをチャンバ１内に供給する。具体的には、制御部１０はバルブ６２を開く。これにより、不活性ガスが不活性ガス供給源６４から供給管６１および供給管３１を通じてチャンバ１内に供給される。よって、不活性ガスがチャンバ１内の酸化性ガスを吸引管７１へと押し出す。これにより、酸化性ガスの排気を促進させることができる。酸化性ガスが十分にチャンバ１から排出されると、不活性ガス供給部６は不活性ガスの供給を停止する。具体的には、制御部１０はバルブ６２を閉じる。 Next, the oxidizing gas is discharged from the chamber 1 (step S5: oxidizing gas exhaust step). For example, the inert gas supply unit 6 supplies the inert gas into the chamber 1. Specifically, the control unit 10 opens the valve 62. As a result, the inert gas is supplied from the inert gas supply source 64 into the chamber 1 through the supply pipe 61 and the supply pipe 31. Therefore, the inert gas pushes the oxidizing gas in the chamber 1 into the suction pipe 71. Thereby, the exhaust of the oxidizing gas can be promoted. When the oxidizing gas is sufficiently discharged from the chamber 1, the inert gas supply unit 6 stops the supply of the inert gas. Specifically, the control unit 10 closes the valve 62.

後述の還元工程（ステップＳ６）に適した基板Ｗの第２所定温度が第１所定温度と異なる場合、ステップＳ４の後に、ヒータ２２は基板Ｗの温度が第２所定温度となるように、基板Ｗを加熱する（温度変更工程）。第２所定温度は例えば１００℃以上かつ３００℃以下である。 When the second predetermined temperature of the substrate W suitable for the reduction step (step S6) described later is different from the first predetermined temperature, after step S4, the heater 22 sets the substrate W so that the temperature of the substrate W becomes the second predetermined temperature. W is heated (temperature changing step). The second predetermined temperature is, for example, 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.

次に、還元性ガス供給部５が還元性ガスをチャンバ１内に供給する（ステップＳ６：還元工程）。具体的には、制御部１０がバルブ５２を開く。これにより、還元性ガスが還元性ガス供給源５４から供給管５１および供給管３１を通じてチャンバ１内に供給され、チャンバ１内を基板Ｗに向かって流れる。ここでは、還元性ガスは水素ガスを含む。 Next, the reducing gas supply unit 5 supplies the reducing gas into the chamber 1 (step S6: reduction step). Specifically, the control unit 10 opens the valve 52. As a result, the reducing gas is supplied from the reducing gas supply source 54 into the chamber 1 through the supply pipe 51 and the supply pipe 31, and flows in the chamber 1 toward the substrate W. Here, the reducing gas includes hydrogen gas.

還元性ガスが基板Ｗの上面に作用することにより、酸化膜９３１が還元して配線本体９３の一部に戻る。例えば、酸化膜９３１が酸化銅である場合には、酸化銅が還元性ガスと反応して銅（配線本体９３）に戻る。 When the reducing gas acts on the upper surface of the substrate W, the oxide film 931 is reduced and returned to a part of the wiring main body 93. For example, when the oxide film 931 is copper oxide, the copper oxide reacts with the reducing gas and returns to copper (wiring body 93).

図６は、ステップＳ６の後の基板Ｗの構成の一例を概略的に示す断面図である。ステップＳ６により、酸化膜９３１が配線本体９３の一部に戻るので、図６の例では、酸化膜９３１が示されておらず、バリア膜９４の上端は配線本体９３の上面とほぼ面一となる。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the substrate W after step S6. Since the oxide film 931 returns to a part of the wiring body 93 by step S6, the oxide film 931 is not shown in the example of FIG. 6, and the upper end of the barrier film 94 is substantially flush with the upper surface of the wiring body 93. Become.

ステップＳ６においては、基板Ｗの温度が酸化膜９３１の還元に適した温度（１００℃以上かつ３００℃以下）となるように、ヒータ２２が基板Ｗを加熱するので、酸化膜９３１がより適切に還元される。 In step S6, the heater 22 heats the substrate W so that the temperature of the substrate W becomes a temperature suitable for reduction of the oxide film 931 (100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower), so that the oxide film 931 is more appropriate. Be reduced.

酸化膜９３１が還元されて配線本体９３の一部に戻ると、還元性ガス供給部５は還元性ガスの供給を停止する（ステップＳ７：還元停止工程）。具体的には、制御部１０はバルブ５２を閉じる。これにより、還元性ガスの供給が停止する。 When the oxide film 931 is reduced and returned to a part of the wiring main body 93, the reducing gas supply unit 5 stops the supply of the reducing gas (step S7: reduction stop step). Specifically, the control unit 10 closes the valve 52. As a result, the supply of the reducing gas is stopped.

次に、基板Ｗを冷却する（ステップＳ８：冷却工程）。例えば、ヒータ２２が加熱動作を終了し、不活性ガス供給部６が不活性ガスをチャンバ１内の基板Ｗに供給する。これにより、不活性ガスが基板Ｗの上面に向かって流れ、基板Ｗが空冷される。 Next, the substrate W is cooled (step S8: cooling step). For example, the heater 22 ends the heating operation, and the inert gas supply unit 6 supplies the inert gas to the substrate W in the chamber 1. As a result, the inert gas flows toward the upper surface of the substrate W, and the substrate W is air-cooled.

基板Ｗの温度が十分に低下すると、搬送装置によって基板Ｗがチャンバ１から搬出される（ステップＳ９：搬出工程）。例えば、基板Ｗの温度が５０℃以下、より望ましくは４０℃もしくは３０℃以下、さらに望ましくは２５℃以下となった状態で、搬送装置が基板Ｗをチャンバ１から搬出する。より具体的な一例として、ステップＳ８の開始から所定の冷却時間が経過したときに、搬送装置が基板Ｗを搬出してもよい。所定の冷却時間は、基板Ｗの温度が所定値（例えば５０℃）以下となる時間であって、実験またはシミュレーションにより予め設定される。あるいは、基板Ｗの温度を検出する温度センサが設けられる場合には、温度センサの検出値が所定値（例えば５０℃）以下となったときに、搬送装置が基板Ｗを搬出してもよい。 When the temperature of the substrate W is sufficiently lowered, the substrate W is carried out from the chamber 1 by the transfer device (step S9: carry-out step). For example, the transfer device carries out the substrate W from the chamber 1 in a state where the temperature of the substrate W is 50 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or 30 ° C. or lower, and more preferably 25 ° C. or lower. As a more specific example, the transfer device may carry out the substrate W when a predetermined cooling time has elapsed from the start of step S8. The predetermined cooling time is a time during which the temperature of the substrate W becomes a predetermined value (for example, 50 ° C.) or less, and is preset by an experiment or a simulation. Alternatively, when a temperature sensor for detecting the temperature of the substrate W is provided, the transport device may carry out the substrate W when the detection value of the temperature sensor becomes a predetermined value (for example, 50 ° C.) or less.

これによれば、チャンバ１の外部空間に酸素ガスが含まれていたとしても、金属配線部９２の自然酸化を抑制することができる。 According to this, even if oxygen gas is contained in the external space of the chamber 1, the natural oxidation of the metal wiring portion 92 can be suppressed.

以上のように、基板処理装置１００によれば、基板Ｗの配線本体９３の上面およびバリア膜９４の突起部分９４１がチャンバ１内で露出した状態において、酸化性ガスがチャンバ１内に供給される（ステップＳ３）。よって、酸化性ガスは基板Ｗの配線本体９３の上面およびバリア膜９４の突起部分９４１の両方に作用する。したがって、バリア膜９４の突起部分９４１を酸化性ガスによってエッチングできる一方で、配線本体９３の上面には酸化膜９３１が形成される。 As described above, according to the substrate processing apparatus 100, the oxidizing gas is supplied into the chamber 1 in a state where the upper surface of the wiring main body 93 of the substrate W and the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 are exposed in the chamber 1. (Step S3). Therefore, the oxidizing gas acts on both the upper surface of the wiring main body 93 of the substrate W and the protruding portion 941 of the barrier membrane 94. Therefore, while the protruding portion 941 of the barrier film 94 can be etched by the oxidizing gas, the oxide film 931 is formed on the upper surface of the wiring main body 93.

そして、突起部分９４１の除去後には、ステップＳ３によって生じた酸化膜９３１を還元するために、還元性ガスをチャンバ１内の基板Ｗに供給する（ステップＳ６）。これにより、還元性ガスが酸化膜９３１と反応して、酸化膜９３１を配線本体９３の一部に戻すことができる。 Then, after the protrusion portion 941 is removed, a reducing gas is supplied to the substrate W in the chamber 1 in order to reduce the oxide film 931 generated by step S3 (step S6). As a result, the reducing gas reacts with the oxide film 931 to return the oxide film 931 to a part of the wiring main body 93.

したがって、配線本体９３の抵抗値の増加を抑制または回避しつつも、バリア膜９４の突起部分９４１を除去することができる。 Therefore, the protrusion 941 of the barrier membrane 94 can be removed while suppressing or avoiding an increase in the resistance value of the wiring body 93.

基板処理装置１００によって処理された基板Ｗの上には、接続層および第２配線層がこの順で形成される。図７は、接続層９５が形成された基板Ｗの構成の一例を示している。接続層９５は、接続層９５の上に形成される第２配線層（不図示）と、第１配線層９０とを電気的に接続する層である。図７の例では、接続層９５はライナー膜９６１と絶縁膜９６とビア部９７とを含んでいる。 A connection layer and a second wiring layer are formed in this order on the substrate W processed by the substrate processing apparatus 100. FIG. 7 shows an example of the configuration of the substrate W on which the connection layer 95 is formed. The connection layer 95 is a layer that electrically connects the second wiring layer (not shown) formed on the connection layer 95 and the first wiring layer 90. In the example of FIG. 7, the connection layer 95 includes a liner film 961, an insulating film 96, and a via portion 97.

ライナー膜９６１は絶縁性を有しており、絶縁膜９６のエッチングストッパ膜として機能する。ライナー膜９６１は絶縁膜９１および金属配線部９２の上に形成される。ライナー膜９６１は、複数の絶縁膜によって構成された多層膜であってもよい。例えば、ライナー膜９６１は、窒素添加炭化シリコン膜（ＳｉＣＮ）と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜とを含む多層膜であってもよい。 The liner film 961 has an insulating property and functions as an etching stopper film of the insulating film 96. The liner film 961 is formed on the insulating film 91 and the metal wiring portion 92. The liner film 961 may be a multilayer film composed of a plurality of insulating films. For example, the liner film 961 may be a multilayer film including a nitrogen-added silicon carbide film (SiCN) and an aluminum oxide ( Al2O3 ) film.

絶縁膜９６は層間絶縁膜とも呼ばれ、ビア部９７と周囲との絶縁を確保する。絶縁膜９６はライナー膜９６１の上に形成される。絶縁膜９６は絶縁膜９１と同様に、例えば低誘電体膜である。絶縁膜９６およびライナー膜９６１には、ビア用の孔９６ａが形成されている。孔９６ａは基板Ｗの厚み方向において、絶縁膜９６およびライナー膜９６１を貫通する。図７の例では、ビア用の孔９６ａは水平方向において金属配線部９２からずれて形成されている。具体的には、ビア用の孔９６ａは、金属配線部９２の一部の上、および、当該一部に隣接する絶縁膜９１の一部の上に跨って形成される。 The insulating film 96 is also called an interlayer insulating film, and secures insulation between the via portion 97 and the surroundings. The insulating film 96 is formed on the liner film 961. Like the insulating film 91, the insulating film 96 is, for example, a low dielectric film. Holes 96a for vias are formed in the insulating film 96 and the liner film 961. The holes 96a penetrate the insulating film 96 and the liner film 961 in the thickness direction of the substrate W. In the example of FIG. 7, the hole 96a for via is formed so as to be displaced from the metal wiring portion 92 in the horizontal direction. Specifically, the hole 96a for the via is formed so as to straddle a part of the metal wiring portion 92 and a part of the insulating film 91 adjacent to the part.

ビア部９７はビア用の孔９６ａの内部に設けられている。ビア部９７はビア本体９８とバリア膜９９とを含んでいる。バリア膜９９は、ビア用の孔９６ａの側面および底面に形成されており、その厚みは数ｎｍ程度と薄い。バリア膜９９はビア用の孔９６ａの側面および底面の形状に応じた凹形状を有しており、ビア用の孔９６ａの底面において、金属配線部９２および絶縁膜９１の段差形状に応じた段差形状を有している。 The via portion 97 is provided inside the hole 96a for the via. The via portion 97 includes a via body 98 and a barrier membrane 99. The barrier membrane 99 is formed on the side surface and the bottom surface of the via hole 96a, and its thickness is as thin as several nm. The barrier film 99 has a concave shape corresponding to the shape of the side surface and the bottom surface of the hole 96a for the via, and a step corresponding to the step shape of the metal wiring portion 92 and the insulating film 91 on the bottom surface of the hole 96a for the via. It has a shape.

ビア本体９８はバリア膜９９の凹み部分の内部に埋設されている。ビア本体９８は金属材料によって形成される。当該金属材料としては、例えば銅、モリブデン、コバルト、タングステン、白金およびインジウムの少なくともいずれか一つを採用することができる。当該金属材料として比抵抗値の小さい銅を採用すると、ビア本体９８の抵抗値を低減させることができる。 The via body 98 is embedded inside the recessed portion of the barrier membrane 99. The via body 98 is made of a metal material. As the metal material, for example, at least one of copper, molybdenum, cobalt, tungsten, platinum and indium can be adopted. If copper having a small specific resistance value is used as the metal material, the resistance value of the via body 98 can be reduced.

バリア膜９９は、絶縁膜９６および絶縁膜９１へのビア本体９８の拡散を抑制することができる金属材料によって形成される。より具体的には、当該金属材料として、例えばルテニウムを採用することができる。 The barrier film 99 is formed of a metal material capable of suppressing the diffusion of the via body 98 into the insulating film 96 and the insulating film 91. More specifically, for example, ruthenium can be adopted as the metal material.

図７の例では、ビア部９７は金属配線部９２からずれて形成されるので、ビア部９７の一部は絶縁膜９１の上面の上にも形成される。しかしながら、金属配線部９２の上面は絶縁膜９１の上面よりも低いので、ビア部９７と隣り合う金属配線部９２（図において右端の金属配線部９２）とビア部９７との間の距離を確保することができる。よって、ビア部９７を介した金属配線部９２間の短絡を抑制または回避することができる。 In the example of FIG. 7, since the via portion 97 is formed so as to be displaced from the metal wiring portion 92, a part of the via portion 97 is also formed on the upper surface of the insulating film 91. However, since the upper surface of the metal wiring portion 92 is lower than the upper surface of the insulating film 91, a distance between the metal wiring portion 92 (the metal wiring portion 92 at the right end in the figure) adjacent to the via portion 97 and the via portion 97 is secured. can do. Therefore, it is possible to suppress or avoid a short circuit between the metal wiring portions 92 via the via portion 97.

しかも、図７の例では、金属配線部９２の突起部分９４１が除去されているので、ビア部９７のバリア膜９９と金属配線部９２のバリア膜９４とが接触する部分は小さい。 Moreover, in the example of FIG. 7, since the protruding portion 941 of the metal wiring portion 92 is removed, the portion where the barrier membrane 99 of the via portion 97 and the barrier membrane 94 of the metal wiring portion 92 come into contact with each other is small.

比較のために、バリア膜９４の突起部分９４１を除去しない場合の基板Ｗ０について説明する。図８は、比較例にかかる基板Ｗ０の構成の一例を概略的に示す断面図である。基板Ｗ０は、突起部分９４１の有無を除いて基板Ｗと同様の構成を有している。基板Ｗ０においては、バリア膜９４の突起部分９４１が存在しているので、ビア部９７のバリア膜９９は突起部分９４１に対して、その厚み方向に重なって形成される。よって、ビア本体９８の下面のうち金属配線部９２の配線本体９３に最も近い部分の幅Ｄ０が、突起部分９４１の分だけ狭くなる。したがって、金属配線部９２とビア部９７とがより高い抵抗値で互いに電気的に接続される。 For comparison, the substrate W0 when the protrusion 941 of the barrier membrane 94 is not removed will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the substrate W0 according to the comparative example. The substrate W0 has the same configuration as the substrate W except for the presence or absence of the protrusion portion 941. Since the protruding portion 941 of the barrier film 94 is present in the substrate W0, the barrier film 99 of the via portion 97 is formed so as to overlap the protruding portion 941 in the thickness direction. Therefore, the width D0 of the portion of the lower surface of the via main body 98 that is closest to the wiring main body 93 of the metal wiring portion 92 is narrowed by the amount of the protrusion portion 941. Therefore, the metal wiring portion 92 and the via portion 97 are electrically connected to each other with a higher resistance value.

これに対して、基板Ｗにおいては、突起部分９４１が除去されている（図７参照）。よって、ビア本体９８の下面のうち配線本体９３に最も近い部分の幅Ｄ１が、突起部分９４１の分だけ広くなる。よって、金属配線部９２とビア部９７とがより低い抵抗値で互いに電気的に接続される。つまり、突起部分９４１を除去することにより、金属配線部９２とビア部９７とをより低抵抗で形成することができる。これにより、半導体デバイスの性能を向上させることができる。 On the other hand, in the substrate W, the protrusion 941 is removed (see FIG. 7). Therefore, the width D1 of the portion of the lower surface of the via main body 98 closest to the wiring main body 93 is widened by the amount of the protrusion portion 941. Therefore, the metal wiring portion 92 and the via portion 97 are electrically connected to each other with a lower resistance value. That is, by removing the protrusion portion 941, the metal wiring portion 92 and the via portion 97 can be formed with lower resistance. This makes it possible to improve the performance of the semiconductor device.

＜バリア膜の突起部分の除去方法＞
ところで、バリア膜９４の突起部分９４１をエッチングするにあたって、配線本体９３の酸化を回避するために、事前に配線本体９３の上面に一時的な保護膜を形成し、エッチング後に当該保護膜を除去することも考えられる。しかるに、バリア膜９４の厚みは数ｎｍと非常に薄いので、保護膜の位置にも同程度の数ｎｍの精度が要求される。このような位置精度での保護膜の形成は困難である。 <How to remove the protruding part of the barrier membrane>
By the way, when etching the protruding portion 941 of the barrier film 94, a temporary protective film is formed on the upper surface of the wiring main body 93 in advance in order to avoid oxidation of the wiring main body 93, and the protective film is removed after etching. It is also possible. However, since the thickness of the barrier membrane 94 is as thin as several nm, the position of the protective film is also required to have the same accuracy of several nm. It is difficult to form a protective film with such positional accuracy.

これに対して、本実施の形態では、酸化性ガスによるエッチング（ステップＳ３）の際には、配線本体９３の上面が露出しており、保護膜は事前に形成されていない。これにより、配線本体９３の上面に酸化膜９３１が形成されるものの、その後の還元処理（ステップＳ６）によって、酸化膜９３１を配線本体９３の一部に戻している。これによれば、困難な保護膜の形成を省略しつつも、バリア膜９４の突起部分９４１を除去することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the upper surface of the wiring main body 93 is exposed at the time of etching with the oxidizing gas (step S3), and the protective film is not formed in advance. As a result, the oxide film 931 is formed on the upper surface of the wiring body 93, but the oxide film 931 is returned to a part of the wiring body 93 by the subsequent reduction treatment (step S6). According to this, it is possible to remove the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 while omitting the difficult formation of the protective film.

しかも、本実施の形態では、配線本体９３に形成された酸化膜９３１を除去するのではなく、還元することにより、酸化膜９３１を配線本体９３の一部に復元させている。よって、配線本体９３の抵抗値を低減させることができる。 Moreover, in the present embodiment, the oxide film 931 formed on the wiring body 93 is not removed but reduced to restore the oxide film 931 to a part of the wiring body 93. Therefore, the resistance value of the wiring main body 93 can be reduced.

＜酸化性ガス排気工程＞
上述の例では、ステップＳ３（エッチング工程）とステップＳ６（還元工程）との間でステップＳ５（酸化性ガス排気工程）が行われている。このステップＳ５では、酸化性ガスおよび還元性ガスの供給が停止した状態で、不活性ガスがチャンバ１内に供給される。これによれば、酸化性ガスをチャンバ１から速やかに排出することができる。そして、酸化性ガスのほとんどがチャンバ１から排出された後に、還元性ガスの供給が開始される（ステップＳ６）。つまり、チャンバ１内の酸化性ガスの濃度を低下させてから酸化性ガスをチャンバ１内に供給している。これによれば、チャンバ１内において酸化性ガスと還元性ガスとの反応を抑制または回避することができ、基板Ｗに作用する還元性ガスの量の低下を抑制または回避することができる。したがって、配線本体９３の酸化膜９３１の還元をより効率的に行うことができる。 <Oxidizing gas exhaust process>
In the above example, step S5 (oxidizing gas exhaust step) is performed between step S3 (etching step) and step S6 (reduction step). In this step S5, the inert gas is supplied into the chamber 1 in a state where the supply of the oxidizing gas and the reducing gas is stopped. According to this, the oxidizing gas can be quickly discharged from the chamber 1. Then, after most of the oxidizing gas is discharged from the chamber 1, the supply of the reducing gas is started (step S6). That is, the oxidizing gas is supplied into the chamber 1 after the concentration of the oxidizing gas in the chamber 1 is lowered. According to this, the reaction between the oxidizing gas and the reducing gas can be suppressed or avoided in the chamber 1, and the decrease in the amount of the reducing gas acting on the substrate W can be suppressed or avoided. Therefore, the oxide film 931 of the wiring body 93 can be reduced more efficiently.

＜冷却工程＞
また、上述の例では、ステップＳ８（冷却工程）が行われた上で、ステップＳ９（搬出工程）が行われる。よって、チャンバ１の外部に酸素ガスが含まれていたとしても、基板Ｗ（より具体的には金属配線部９２）は自然酸化しにくい。言い換えれば、ステップＳ８によって基板Ｗの自然酸化を抑制することができる。 <Cooling process>
Further, in the above example, step S8 (cooling step) is performed, and then step S9 (unloading step) is performed. Therefore, even if oxygen gas is contained outside the chamber 1, the substrate W (more specifically, the metal wiring portion 92) is unlikely to be naturally oxidized. In other words, the natural oxidation of the substrate W can be suppressed by step S8.

＜第２の実施の形態＞
図９は、第２の実施の形態にかかる基板処理装置１００Ａの構成の一例を概略的に示す図である。基板処理装置１００Ａは、ガスセンサ８の有無を除いて、基板処理装置１００と同様の構成を有している。 <Second embodiment>
FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the substrate processing apparatus 100A according to the second embodiment. The substrate processing apparatus 100A has the same configuration as the substrate processing apparatus 100 except for the presence or absence of the gas sensor 8.

ガスセンサ８は、酸化性ガスと金属配線部９２（より具体的にはバリア膜９４）との反応により生成された生成ガスを検出するセンサである。バリア膜９４がルテニウムである場合、ガスセンサ８は例えば４酸化ルテニウムガスを検出する。ガスセンサ８は、ガス供給部３によって供給されたガスの流れにおいて、基板保持部２によって保持された基板Ｗよりも下流側に設けられる。ガスセンサ８はチャンバ１内に設けられてもよく、吸引管７１に設けられてもよい。図９の例では、ガスセンサ８はチャンバ１内において吸引管７１の上流端（排気口）の近傍に設けられている。基板Ｗの上面で生成された生成ガスは吸引管７１の排気口へと流れて吸引管７１内に吸引されるので、ガスセンサ８は効果的に生成ガスを検出することができる。 The gas sensor 8 is a sensor that detects the generated gas generated by the reaction between the oxidizing gas and the metal wiring portion 92 (more specifically, the barrier membrane 94). When the barrier membrane 94 is ruthenium, the gas sensor 8 detects, for example, ruthenium tetroxide gas. The gas sensor 8 is provided on the downstream side of the substrate W held by the substrate holding unit 2 in the flow of gas supplied by the gas supply unit 3. The gas sensor 8 may be provided in the chamber 1 or may be provided in the suction pipe 71. In the example of FIG. 9, the gas sensor 8 is provided in the vicinity of the upstream end (exhaust port) of the suction pipe 71 in the chamber 1. Since the generated gas generated on the upper surface of the substrate W flows to the exhaust port of the suction pipe 71 and is sucked into the suction pipe 71, the gas sensor 8 can effectively detect the generated gas.

ガスセンサ８は上記生成ガスを検出し、その検出結果を示す電気信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ガスセンサ８によって検出された生成ガスの量（例えば濃度）に基づいて、金属配線部９２に対するエッチングを停止するか否かを判断する。 The gas sensor 8 detects the generated gas and outputs an electric signal indicating the detection result to the control unit 10. The control unit 10 determines whether or not to stop etching on the metal wiring unit 92 based on the amount (for example, concentration) of the generated gas detected by the gas sensor 8.

図１０は、バリア膜９４の突起部分９４１のエッチングの際にガスセンサ８によって検出される生成ガスの量の時間変化の一例を模式的に示すグラフである。エッチング工程（ステップＳ３）の初期では、突起部分９４１の表面がチャンバ１内に露出しているので、突起部分９４１の露出面積は大きい。よって、酸化性ガスが作用する面積が大きく、より多くの生成ガスが生成される。突起部分９４１は時間の経過とともに徐々にエッチングされるので、突起部分９４１の露出面積は時間の経過とともに徐々に小さくなる。よって、ガスセンサ８によって生成される生成ガスの量は時間の経過とともに徐々に低下する。 FIG. 10 is a graph schematically showing an example of a time change in the amount of generated gas detected by the gas sensor 8 during etching of the protruding portion 941 of the barrier membrane 94. At the initial stage of the etching step (step S3), the surface of the protrusion portion 941 is exposed in the chamber 1, so that the exposed area of the protrusion portion 941 is large. Therefore, the area on which the oxidizing gas acts is large, and more generated gas is generated. Since the protrusion 941 is gradually etched with the passage of time, the exposed area of the protrusion 941 gradually becomes smaller with the passage of time. Therefore, the amount of produced gas generated by the gas sensor 8 gradually decreases with the passage of time.

突起部分９４１が除去されると、バリア膜９４はその上端でのみ露出し、その露出面積は非常に小さくなる。このバリア膜９４の上端が酸化性ガスによって除去されても、バリア膜９４の露出面積はほとんど変わらないので、生成ガスの濃度は時間の経過によらず、ほぼ一定となる。 When the protrusion 941 is removed, the barrier membrane 94 is exposed only at its upper end, and its exposed area becomes very small. Even if the upper end of the barrier membrane 94 is removed by the oxidizing gas, the exposed area of the barrier membrane 94 does not change so much that the concentration of the generated gas becomes almost constant regardless of the passage of time.

このようにガスセンサ８によって検出される生成ガスの量は、バリア膜９４に対するエッチング量と相関関係を有する。そこで、制御部１０は、ガスセンサ８によって検出される生成ガスの量に基づいて、エッチングを停止させるか否か、つまり、酸化性ガスの供給を停止させるか否かを判断する。 As described above, the amount of the generated gas detected by the gas sensor 8 has a correlation with the amount of etching on the barrier membrane 94. Therefore, the control unit 10 determines whether to stop the etching, that is, whether to stop the supply of the oxidizing gas, based on the amount of the generated gas detected by the gas sensor 8.

図１１は、エッチング工程（ステップＳ３）の具体的な動作の一例を示すフローチャートである。エッチング工程では、まず、酸化性ガス供給部４が酸化性ガスの供給を開始する（ステップＳ３０１）。具体的には、制御部１０がバルブ４２を開く。次に、ガスセンサ８が生成ガス（例えば４酸化ルテニウム）を検出する（ステップＳ３０２：検出工程）。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of a specific operation of the etching step (step S3). In the etching step, first, the oxidizing gas supply unit 4 starts supplying the oxidizing gas (step S301). Specifically, the control unit 10 opens the valve 42. Next, the gas sensor 8 detects the generated gas (for example, ruthenium tetroxide) (step S302: detection step).

次に、制御部１０が、ガスセンサ８によって検出された生成ガスの量が停止条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ３０３：判断工程）。停止条件としては、特に制限されないものの、例えば、ガスセンサ８によって検出された生成ガスの量が所定の基準量Ｒｒｅｆ以下である、という第１条件を採用してもよい。基準量Ｒｒｅｆは、例えば、突起部分９４１が除去された時に生成される生成ガスの量と同程度の値であって、実験またはシミュレーションによって予め設定される。 Next, the control unit 10 determines whether or not the amount of generated gas detected by the gas sensor 8 satisfies the stop condition (step S303: determination step). The stop condition is not particularly limited, but for example, the first condition that the amount of generated gas detected by the gas sensor 8 is equal to or less than a predetermined reference amount Rref may be adopted. The reference amount Rref is, for example, a value similar to the amount of the produced gas generated when the protrusion 941 is removed, and is preset by an experiment or a simulation.

停止条件が成立していない場合には、再びステップＳ３０２が行われる。停止条件が成立した場合には、エッチング停止工程（ステップＳ４）が行われる。 If the stop condition is not satisfied, step S302 is performed again. When the stop condition is satisfied, the etching stop step (step S4) is performed.

以上のように、基板処理装置１００Ａによれば、ガスセンサ８によって検出された生成ガスに基づいてエッチングを停止させる。よって、より確実に突起部分９４１を除去することができ、またバリア膜９４のオーバーエッチングもより確実に抑制することができる。 As described above, according to the substrate processing apparatus 100A, etching is stopped based on the generated gas detected by the gas sensor 8. Therefore, the protrusion portion 941 can be removed more reliably, and overetching of the barrier membrane 94 can be suppressed more reliably.

なお、図１０から理解できるように、バリア膜９４の突起部分９４１が除去されると、生成ガスの量は時間に対してほぼ一定となる。よって、停止条件として、生成ガスの量の時間変化率が所定の基準変化率以下である、という第２条件を採用してもよい。基準変化率は、例えば実験またはシミュレーションによって予め設定される。 As can be understood from FIG. 10, when the protruding portion 941 of the barrier membrane 94 is removed, the amount of the generated gas becomes substantially constant with respect to time. Therefore, as the stop condition, the second condition that the time change rate of the amount of the generated gas is equal to or less than the predetermined reference change rate may be adopted. The reference rate of change is preset, for example, by experiment or simulation.

あるいは、停止条件として、第１条件および第２条件の両方を採用しても構わない。つまり、制御部１０は、第１条件および第２条件の両方が成立したときに、停止条件が成立したと判断してもよい。第１条件および第２条件の両方を採用する場合、基準量Ｒｒｅｆは、例えば、突起部分９４１が除去された時に生成される生成ガスの量よりも大きい値であって、実験またはシミュレーションによって予め設定されてもよい。第１条件および第２条件の両方を採用することにより、より適切にエッチングを終了させることができる。例えば図１０において、エッチング工程の初期において時間変化率が小さくても、第１条件が成立しないので、エッチングは停止しない。また、突起部分９４１が除去されると、第１条件および第２条件の両方が成立するので、オーバーエッチングもより確実に抑制できる。 Alternatively, both the first condition and the second condition may be adopted as the stop condition. That is, the control unit 10 may determine that the stop condition is satisfied when both the first condition and the second condition are satisfied. When both the first condition and the second condition are adopted, the reference amount Rref is, for example, a value larger than the amount of the generated gas generated when the protrusion 941 is removed, and is preset by an experiment or a simulation. May be done. By adopting both the first condition and the second condition, the etching can be completed more appropriately. For example, in FIG. 10, even if the time change rate is small at the initial stage of the etching process, the first condition is not satisfied, so that the etching does not stop. Further, when the protrusion portion 941 is removed, both the first condition and the second condition are satisfied, so that overetching can be suppressed more reliably.

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態にかかる基板処理装置１００の構成の一例は、第１または第２の実施の形態と同様である。第３の実施の形態では、エッチング工程（ステップＳ３）の具体的な一例が第１および第２の実施の形態と相違する。 <Third embodiment>
An example of the configuration of the substrate processing apparatus 100 according to the third embodiment is the same as that of the first or second embodiment. In the third embodiment, a specific example of the etching step (step S3) is different from the first and second embodiments.

図１２は、第３の実施の形態にかかるエッチング工程の一例を示すタイミングチャートである。基板処理装置１００は、エッチング工程（ステップＳ３）において、酸化性ガスをチャンバ１内に供給する第１工程Ｓ３１と、不活性ガスをチャンバ１内に供給する第２工程Ｓ３２とを交互に繰り返す。具体的には、制御部１０は、第１工程Ｓ３１においてバルブ４２を開き、バルブ６２を閉じる。また、制御部１０は、第２工程Ｓ３２においてバルブ４２を閉じ、バルブ６２を開く。 FIG. 12 is a timing chart showing an example of the etching process according to the third embodiment. In the etching step (step S3), the substrate processing apparatus 100 alternately repeats the first step S31 for supplying the oxidizing gas into the chamber 1 and the second step S32 for supplying the inert gas into the chamber 1. Specifically, the control unit 10 opens the valve 42 and closes the valve 62 in the first step S31. Further, the control unit 10 closes the valve 42 and opens the valve 62 in the second step S32.

第１工程Ｓ３１では、酸化性ガスがチャンバ１内に供給されるので、酸化性ガスが基板Ｗの金属配線部９２（具体的には突起部分９４１）と反応し、金属配線部９２をエッチングすることができる。 In the first step S31, since the oxidizing gas is supplied into the chamber 1, the oxidizing gas reacts with the metal wiring portion 92 (specifically, the protrusion portion 941) of the substrate W to etch the metal wiring portion 92. be able to.

第１工程Ｓ３１の後の第２工程Ｓ３２においては、不活性ガスがチャンバ１内に供給される。これにより、チャンバ１内において、酸化性ガスの濃度の不均一が生じる。具体的には、チャンバ１内の上部において酸素濃度が低下する。よって、濃度拡散により、基板Ｗの上面近傍の酸化性ガスが基板Ｗの上面から速やかに離れる。 In the second step S32 after the first step S31, the inert gas is supplied into the chamber 1. This causes non-uniformity of the concentration of the oxidizing gas in the chamber 1. Specifically, the oxygen concentration decreases in the upper part of the chamber 1. Therefore, due to the concentration diffusion, the oxidizing gas near the upper surface of the substrate W is rapidly separated from the upper surface of the substrate W.

続く第１工程Ｓ３１において、再び新鮮な酸化性ガスがチャンバ１内に供給される。よって、基板Ｗの上面近傍の古い酸化性ガスを新しい酸化性ガスに置換しやすく、新しい酸化性ガスが基板Ｗの上面に作用しやすい。続く第２工程Ｓ３２において、再び不活性ガスがチャンバ１内に供給されて、古い酸化性ガスが基板Ｗの近傍から速やかに離れる。 In the subsequent first step S31, fresh oxidizing gas is supplied into the chamber 1 again. Therefore, it is easy to replace the old oxidizing gas near the upper surface of the substrate W with a new oxidizing gas, and the new oxidizing gas is likely to act on the upper surface of the substrate W. In the subsequent second step S32, the inert gas is supplied into the chamber 1 again, and the old oxidizing gas is rapidly separated from the vicinity of the substrate W.

以上のように、第１工程Ｓ３１および第２工程Ｓ３２が交互に繰り返されることにより、基板Ｗの古い酸化性ガスを新しい酸化性ガスに速やかに置換しつつ、エッチングを行うことができる。これにより、酸化性ガスによる基板Ｗのエッチング速度を高めることができる。 As described above, by alternately repeating the first step S31 and the second step S32, etching can be performed while rapidly replacing the old oxidizing gas of the substrate W with the new oxidizing gas. This makes it possible to increase the etching rate of the substrate W by the oxidizing gas.

＜第４の実施の形態＞
第１から第３の実施の形態では、基板Ｗに形成される金属配線部９２は、互いに異なる２種類の金属膜（ここでは配線本体９３およびバリア膜９４）を含み、その一方の金属膜（ここではバリア膜９４）が酸化性ガスによってエッチングされ、他方の金属膜（ここでは配線本体９３）が酸化性ガスによって酸化膜を形成した。 <Fourth Embodiment>
In the first to third embodiments, the metal wiring portion 92 formed on the substrate W includes two types of metal films (here, the wiring body 93 and the barrier film 94) that are different from each other, and one of the metal films (here, the wiring body 93 and the barrier film 94). Here, the barrier membrane 94) was etched with the oxidizing gas, and the other metal film (here, the wiring body 93) formed the oxide film with the oxidizing gas.

しかるに、金属配線部９２は、少なくとも１種類の金属膜によって形成されてもよい。金属配線部９２が１種類の金属膜によって形成される場合、当該金属配線部９２の材料としては、酸化性ガスとの反応により除去されつつも、部分的に酸化膜も形成し得る材料が採用される。例えば金属配線部９２はルテニウムの金属膜によって形成されてもよい。ルテニウムは酸化性ガスによって４酸化ルテニウム（ＲｕＯ４）ガスを生成する一方で、部分的に固体の２酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）も生成し得る。よって、酸化性ガスによってルテニウムの金属膜をエッチングすれば、その表面に部分的に酸化膜（２酸化ルテニウム）が残留し得る。 However, the metal wiring portion 92 may be formed of at least one kind of metal film. When the metal wiring portion 92 is formed of one type of metal film, a material that can partially form an oxide film while being removed by a reaction with an oxidizing gas is adopted as the material of the metal wiring portion 92. Will be done. For example, the metal wiring portion 92 may be formed of a metal film of ruthenium. While ruthenium produces ruthenium tetroxide (RuO 4 ) gas with an oxidizing gas, it can also produce partially solid ruthenium tetroxide (RuO 2 ). Therefore, if the metal film of ruthenium is etched with an oxidizing gas, the oxide film (ruthenium dioxide) may partially remain on the surface of the metal film.

図１３は、基板ＷＡの構成の一例を概略的に示す断面図である。基板ＷＡは金属配線部９２の構成を除いて基板Ｗと同様の構成を有する。基板ＷＡでは、金属配線部９２に替えて金属配線部９２Ａが設けられている。図１３の例では、金属配線部９２Ａは絶縁膜９１のトレンチ９１ａ内に埋設されている。図１３に例示するように、金属配線部９２Ａは単一の金属膜９３Ａによって形成されてもよい。金属膜９３Ａは、酸化性ガスによってエッチングされつつも酸化膜を生成する金属材料（例えばルテニウム）によって形成される。 FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the substrate WA. The substrate WA has the same configuration as the substrate W except for the configuration of the metal wiring portion 92. In the substrate WA, the metal wiring portion 92A is provided in place of the metal wiring portion 92. In the example of FIG. 13, the metal wiring portion 92A is embedded in the trench 91a of the insulating film 91. As illustrated in FIG. 13, the metal wiring portion 92A may be formed by a single metal film 93A. The metal film 93A is formed of a metal material (for example, ruthenium) that forms an oxide film while being etched by an oxidizing gas.

金属膜９３Ａは絶縁膜９１のトレンチ９１ａ内に設けられており、その上面は絶縁膜９１の上面とほぼ面一である。 The metal film 93A is provided in the trench 91a of the insulating film 91, and its upper surface is substantially flush with the upper surface of the insulating film 91.

基板処理装置１００の動作の一例は図４と同様である。ただし、ステップＳ１（搬入工程）では、図１３の基板ＷＡが搬入される。よって、基板ＷＡが基板保持部２によって保持される。このとき、基板ＷＡの絶縁膜９１の上面および金属膜９３Ａの上面がチャンバ１内で露出する。 An example of the operation of the substrate processing apparatus 100 is the same as in FIG. However, in step S1 (carry-in step), the substrate WA of FIG. 13 is carried in. Therefore, the substrate WA is held by the substrate holding portion 2. At this time, the upper surface of the insulating film 91 of the substrate WA and the upper surface of the metal film 93A are exposed in the chamber 1.

ステップＳ２（減圧加熱工程）において、必要に応じてチャンバ１内の圧力が調整されつつ、基板ＷＡの温度が調整される。次のステップＳ３（エッチング工程）では、酸化性ガスが金属膜９３Ａの上面に作用し、金属膜９３Ａをエッチングする。具体的には、酸化性ガスが金属膜９３Ａと反応して４酸化ルテニウムガスを生成することにより、金属膜９３Ａがエッチングされる。これにより、金属膜９３Ａの上面が絶縁膜９１の上面よりも後退する。また、酸化性ガスと金属膜９３Ａとの反応により、固体の２酸化ルテニウムも生成され得る。 In step S2 (decompression heating step), the temperature of the substrate WA is adjusted while adjusting the pressure in the chamber 1 as needed. In the next step S3 (etching step), the oxidizing gas acts on the upper surface of the metal film 93A to etch the metal film 93A. Specifically, the metal film 93A is etched by the oxidizing gas reacting with the metal film 93A to generate ruthenium tetroxide gas. As a result, the upper surface of the metal film 93A recedes from the upper surface of the insulating film 91. In addition, solid ruthenium dioxide can also be produced by the reaction between the oxidizing gas and the metal film 93A.

金属膜９３Ａを十分にエッチングすると、ステップＳ４（エッチング停止工程）が行われる。ステップＳ３では、固体の２酸化ルテニウムも生成され得るので、ステップＳ４の終了時点において、金属膜９３Ａの上面には２酸化ルテニウムが残留し得る。 When the metal film 93A is sufficiently etched, step S4 (etching stop step) is performed. Since solid ruthenium dioxide can also be produced in step S3, ruthenium dioxide may remain on the upper surface of the metal film 93A at the end of step S4.

そこで、例えばステップＳ５（酸化性ガス排気工程）を経て、ステップＳ６（還元工程）が行われる。ステップＳ６においては、還元性ガスが基板Ｗの上面に作用するので、金属膜９３Ａの上面の２酸化ルテニウムが還元されてルテニウムに戻る。つまり、金属膜９３Ａの上面の酸化物を金属膜９３Ａの一部に復元することができる。 Therefore, for example, step S6 (reduction step) is performed through step S5 (oxidizing gas exhaust step). In step S6, since the reducing gas acts on the upper surface of the substrate W, ruthenium dioxide on the upper surface of the metal film 93A is reduced and returned to ruthenium. That is, the oxide on the upper surface of the metal film 93A can be restored to a part of the metal film 93A.

以上のように、基板処理装置１００によれば、酸化性ガスによって金属膜９３Ａをエッチングすることにより、金属膜９３Ａの形状を調整することができ、しかも、酸化性ガスによって生じ得る金属膜９３Ａの表面の酸化物を還元して、金属膜９３Ａの一部に復元することができる。よって、金属膜９３Ａの抵抗値を低減させることができる。 As described above, according to the substrate processing apparatus 100, the shape of the metal film 93A can be adjusted by etching the metal film 93A with the oxidizing gas, and the metal film 93A that can be generated by the oxidizing gas. The oxide on the surface can be reduced and restored to a part of the metal film 93A. Therefore, the resistance value of the metal film 93A can be reduced.

以上のように、この基板処理装置１００，１００Ａおよび配線形成方法は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この基板処理装置１００，１００Ａおよび配線形成方法がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 As described above, the substrate processing devices 100, 100A and the wiring forming method have been described in detail, but the above description is exemplary in all aspects, and the substrate processing devices 100, 100A and the wiring forming method are exemplified. Is not limited to that. It is understood that a myriad of variants not illustrated can be envisioned without departing from the scope of this disclosure. Each configuration described in each of the above-described embodiments and modifications can be appropriately combined or omitted as long as they do not conflict with each other.

例えば、酸化性ガスはオゾンガスに限らず、ハロゲン化酸素ガスおよび酸化窒素ガス等のガスを採用してもよい。また、酸化性ガス供給部４は、酸素を含むガスおよび酸化窒素ガス等の酸化性ガスを紫外線あるいはプラズマにより励起してから、基板Ｗに供給してもよい。具体的な一例として、酸素ガスと塩素ガスとの混合ガスを酸化性ガスとして採用し、酸化性ガス供給部４が当該混合ガスをプラズマ化させた上で、チャンバ１内の基板Ｗに供給してもよい。また、還元性ガスは水素ガスに限らず、例えば一酸化炭素等の他のガスであってもよい。 For example, the oxidizing gas is not limited to ozone gas, and gases such as halogenated oxygen gas and nitrogen oxide gas may be adopted. Further, the oxidizing gas supply unit 4 may supply an oxidizing gas such as a gas containing oxygen and a nitrogen oxide gas to the substrate W after being excited by ultraviolet rays or plasma. As a specific example, a mixed gas of oxygen gas and chlorine gas is adopted as an oxidizing gas, and the oxidizing gas supply unit 4 converts the mixed gas into plasma and then supplies the mixed gas to the substrate W in the chamber 1. May be. Further, the reducing gas is not limited to hydrogen gas, and may be another gas such as carbon monoxide.

１ チャンバ
２ 基板保持部
４ 酸化性ガス供給部
５ 還元性ガス供給部
８ ガスセンサ
９２，９２Ａ 金属配線部
９３ 配線本体
９３Ａ 金属膜
９４ バリア膜
９４１ 突起部分
２ 基板保持部
４ 酸化性ガス供給部
５ 還元性ガス供給部
Ｓ１ 搬入工程
Ｓ３ エッチング工程（ステップ）
Ｓ３０１ 検出工程
Ｓ３０２ 判断工程
Ｓ３１ 第１工程
Ｓ３２ 第２工程
Ｓ５ 酸化性ガス排気工程（ステップ）
Ｓ６ 還元工程（ステップ）
Ｓ７ 冷却工程（ステップ）
Ｓ８ 搬出工程（ステップ）
Ｗ 基板 1 Chamber 2 Board holding part 4 Oxidizing gas supply part 5 Reducing gas supply part 8 Gas sensor 92, 92A Metal wiring part 93 Wiring body 93A Metal film 94 Barrier film 941 Projection part 2 Board holding part 4 Oxidizing gas supply part 5 Reduction Sex gas supply unit S1 Carry-in process S3 Etching process (step)
S301 Detection process S302 Judgment process S31 1st process S32 2nd process S5 Oxidizing gas exhaust process (step)
S6 reduction step (step)
S7 Cooling process (step)
S8 Carry-out process (step)
W board

Claims (13)

配線を形成する方法であって、
金属配線部が形成された基板をチャンバ内に搬入する搬入工程と、
前記基板に対して酸化性ガスを供給して、前記金属配線部の一部をエッチングするエッチング工程と、
前記基板に対して還元性ガスを供給して、前記エッチング工程によって形成された前記金属配線部の酸化膜を還元する還元工程と
を備える、配線形成方法。 It ’s a way to form wiring,
The carry-in process of carrying the substrate on which the metal wiring part is formed into the chamber, and the carry-in process.
An etching process in which an oxidizing gas is supplied to the substrate to etch a part of the metal wiring portion.
A wiring forming method comprising a reducing step of supplying a reducing gas to the substrate to reduce the oxide film of the metal wiring portion formed by the etching step. 請求項１に記載の配線形成方法であって、
前記金属配線部は、
前記基板の絶縁膜のトレンチ内に位置する配線本体と、
前記配線本体と前記絶縁膜との間に設けられたバリア膜と
を含み、
前記エッチング工程において、前記バリア膜の一部を、前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、
前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記配線本体に形成された前記酸化膜を還元する、配線形成方法。 The wiring forming method according to claim 1.
The metal wiring part is
The wiring body located in the trench of the insulating film of the substrate and
Includes a barrier membrane provided between the wiring body and the insulating film.
In the etching step, a part of the barrier membrane is etched as the part of the metal wiring portion.
A wiring forming method for reducing the oxide film formed on the wiring body by the etching step in the reduction step. 請求項２に記載の配線形成方法であって、
前記エッチング工程において、前記バリア膜のうち前記配線本体の表面から突出した突起部分を、前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、
前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記配線本体の前記表面に形成された前記酸化膜を還元する、配線形成方法。 The wiring forming method according to claim 2.
In the etching step, the protruding portion of the barrier membrane protruding from the surface of the wiring body is etched as the part of the metal wiring portion.
A wiring forming method for reducing the oxide film formed on the surface of the wiring body by the etching step in the reduction step. 請求項２または請求項３に記載の配線形成方法であって、
前記バリア膜はルテニウムを含む、配線形成方法。 The wiring forming method according to claim 2 or 3.
A wiring forming method, wherein the barrier membrane contains ruthenium. 請求項２から請求項４のいずれか一つに記載の配線形成方法であって、
前記配線本体は、銅、モリブデン、コバルト、タングステン、白金およびインジウムの少なくともいずれか一つを含む、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 2 to 4.
A wiring forming method, wherein the wiring body contains at least one of copper, molybdenum, cobalt, tungsten, platinum and indium. 請求項１に記載の配線形成方法であって、
前記金属配線部は、金属膜を含み、
前記エッチング工程において、前記酸化性ガスにより前記金属膜の一部を前記金属配線部の前記一部としてエッチングし、
前記還元工程において、前記エッチング工程によって前記金属膜に形成された前記酸化膜を前記還元性ガスにより還元する、配線形成方法。 The wiring forming method according to claim 1.
The metal wiring portion includes a metal film and contains a metal film.
In the etching step, a part of the metal film is etched as the part of the metal wiring portion by the oxidizing gas.
A wiring forming method for reducing the oxide film formed on the metal film by the etching step with the reducing gas in the reduction step. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の配線形成方法であって、
前記エッチング工程は、
前記酸化性ガスと前記金属配線部との反応によって生成された生成ガスをガスセンサによって検出する検出工程と、
前記ガスセンサの検出値に基づいて、前記エッチング工程を停止させるか否かを判断する判断工程と
を含む、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 6.
The etching step is
A detection step of detecting the generated gas generated by the reaction between the oxidizing gas and the metal wiring portion by a gas sensor, and
A wiring forming method including a determination step of determining whether or not to stop the etching process based on a detection value of the gas sensor. 請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の配線形成方法であって、
前記エッチング工程と前記還元工程との間で実行され、不活性ガスを前記チャンバ内に供給して前記酸化性ガスを前記チャンバから排出させる酸化性ガス排気工程をさらに備える、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 7.
A wiring forming method further comprising an oxidizing gas exhausting step, which is performed between the etching step and the reducing step, to supply an inert gas into the chamber and discharge the oxidizing gas from the chamber. 請求項１から請求項８のいずれか一つに記載の配線形成方法であって、
前記エッチング工程において、
前記酸化性ガスを供給する第１工程と、
不活性ガスを供給する第２工程と
を交互に繰り返す、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 8.
In the etching process
The first step of supplying the oxidizing gas and
A wiring forming method in which the second step of supplying an inert gas is alternately repeated. 請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の配線形成方法であって、
前記エッチング工程において、前記基板の温度が５０度以上かつ２００度以下となるように前記基板を加熱する、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 9.
A wiring forming method for heating a substrate so that the temperature of the substrate is 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower in the etching step. 請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載の配線形成方法であって、
前記還元工程において、前記基板の温度が１００度以上かつ３００度以下となるように前記基板を加熱する、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 10.
A wiring forming method for heating a substrate so that the temperature of the substrate is 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower in the reduction step. 請求項１から請求項１１のいずれか一つに記載の配線形成方法であって、
前記還元工程の後に前記基板を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後に前記基板を前記チャンバから搬出する搬出工程と
をさらに備える、配線形成方法。 The wiring forming method according to any one of claims 1 to 11.
After the reduction step, a cooling step of cooling the substrate and
A wiring forming method further comprising a unloading step of unloading the substrate from the chamber after the cooling step. 基板処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、金属配線部が形成された基板を保持する基板保持部と、
前記チャンバ内の前記基板に対して酸化性ガスを供給して、前記金属配線部の一部をエッチングする酸化性ガス供給部と、
前記基板に対して還元性ガスを供給して、前記酸化性ガスによって形成された前記金属配線部の酸化膜を還元する還元性ガス供給部と
を備える、基板処理装置。 It is a board processing device
With the chamber
A substrate holding portion provided in the chamber and holding a substrate on which a metal wiring portion is formed,
An oxidizing gas supply unit that supplies an oxidizing gas to the substrate in the chamber and etches a part of the metal wiring portion.
A substrate processing apparatus comprising a reducing gas supply unit that supplies a reducing gas to the substrate and reduces the oxide film of the metal wiring portion formed by the oxidizing gas.
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